Тойбаев Ж.Н., Кузнецов В.Н.

Казахский государственный агротехнический университет им. С. Сейфуллина, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова.

Результаты экспериментального исследования фазовых равновесий системы Co-Cr-V   при 1423К

В настоящей работе взаимодействие элементов в системе Co–Cr–V было исследовано кинетическим методом диффузионных пар с использованием микроструктурного, дюрометрического и локального рентгеноспектрального методов анализа. Для приготовления сплавов использовали кобальт электролитический (99,95 %), ванадий электролитический ВЭЛ-1 (99,17 %), хром электролитический (99,95 %). Сплавы массой 20 г выплавляли в ваккумной электродуговой печи с нерасходуемым вольфрамовым электродом на медном водоохлаждаемом поддоне в атмосфере аргона. Геттером при плавке служил титан. Сплавы отжигали в ваккумированных кварцевых ампулах в автоматических трубчатых печах электросопротивления при температуре 1423 К  в течение 100 часов и закаливали в холодную воду.

Образцы для исследования получали соединением кобальта с однофазными образцами системы Cr–V. Температура сварки составляла 1273–1423 К.  Приготовленные диффузионные пары отжигали в вакуумированных кварцевых ампулах в печах электросопротивления при температуре 1423 К в течении 24 часов и охлаждали на воздухе.

Составы исследованных диффузионных пар системы Co-Cr-V:  1-я пара Co и  Cr(70)V(30), 2-я пара Co и Cr(15)V(85).

На основании полученных результатов строили диффузионные пути и кривые распределения элементов в переходных зонах диффузионных пар.

Строение переходных зон диффузионных пар № 1 и № 2 было аналогичным. В этих зонах последовательно реализовались три фазы: g-твердый раствор на основе кобальта, s-фаза и b-фаза на основе хрома и ванадия. На кривых концентрационных зависимостей элементов при переходе из области существования g-фазы в область s-фазы и s в b наблюдалось скачкообразное изменение концентраций хрома и кобальта для пары № 1 и кобальта и ванадия для пары № 2.

Наблюдалось различную микротвердость фаз, реализующихся в зоне соединения кобальта со сплавами системы Cr–V. Наибольшей твердостью обладает s-фаза ~ 330–350 кг/мм2. Значения твердости g-фазы в области гомогенности 185–195 кг/мм2 , b-фазы- ~ 147–163 кг/мм2.

Анализ диффузионных путей и концентрационных кривых элементов в переходных зонах позволил получить коноды двухфазных областей g+s и s+b системы Co–Cr–V и построить изотермическое сечение данной системы при температуре 1423 К (рис. 1). Составы равновесных g, s и b фаз приведено на рис. 1. Из рис. 1 видно, что область гомогенности s-фазы в тройной системе несколько расширяется по сравнению с граничными двойными системами (22 ат.% в системе Co–V и 11,5 ат.% в системе Cr–V) и достигает максимальной ширины на изоконцентрате хрома 10 ат.%. 

Таблица 2. Составы равновесных g и s фаз в системе Co–Cr–V при 1423 К.

Номер

диффузионной пары

g-фаза, ат.%

s-фаза, ат.%

 

    Co

Cr

V

   Co

   Cr

   V

1

   63

  26,1

  10,9

   50,4

   36,2

  13,4

2

  67,5

  4,7

  27,8

   59,1

   5,8

   35,1

 

Таблица 3. Составы равновесных фаз s и b в системе Co–Cr–V при 1423 К.

Номер

диффузионной

s-фаза, ат.%

b-фаза, ат.%

пары

     Co

    Cr

   V

    Co

   Cr

  V

1

     29,7

   51,7

  18,5

   22,3

  60,4

 17,2

2

     28,2

   12,3

  59,3

   17,6

  15,7

 66,6

 

                                                           V

 

 

 

 

 

 

 

          Co                                                             Cr    

Рис.1. Изотермическое сечение системы Co-Cr-V при температуре 1423 К