Диаграмма состояния и фазовые составляющие R- и u-фаз

Омарк, Борен и Вестгрен, выполняя рентгеноструктурные исследования Mn, Si-сплавов, содержащих от 10 до 25% (ат.) Si, обнаружили, что в пробах с 14,5% (ат.) Si, оттоженных при 600 и 800° С, присутствует нерасшифрованная ими фаза, относящаяся к низкой сингонии. Это заключение затем подтвердили Кузьма и Гладышевский, обнаружившие в препарате с 15% (ат.) Si R-фазу (названную так по аналогии с изоструктурным интерметаллидом в системе Mo—Cr—Co, относящимся к группе С3i2—R3). Эти авторы показали, что R-фаза гомогенна при содержании в ней от 15 до 16% (ат.) Si и ее рентгенограммы индицируются в гексагональной (тригональной) сингонии (а= 10,874 А; с = 19,177 А; с/а = 1,764). То обстоятельство, что аналогичная фаза обнаруживается и в системе Mn—Ti, по мнению авторов, подчеркивает кристаллохимическое сходство в поведении Si и Ti в ряде их соединений.

В последовавшем исследовании Гуппа, в котором изучались фазовые равновесия в системе Mn—Si—Fe при 1000°С, присутствие R-фазы не было обнаружено — здесь в-твердый раствор, содержащий около 14,5% (ат.) Si, сосуществовал с у-фазой. Данное обстоятельство позволяло говорить о том, что R-фаза устойчива до температур от 800 до 1000° С.

Это заключение нашло подтверждение в результатах работы Визера и Форгенга. Авторы показали, что R-фаза устойчива лишь до 880° С, а концентрационные границы ее устойчивости сложным образом меняются с ростом температуры (см. рис. 27). При низких температурах область ее гомогенности простирается от 12,5 до 15,0% (ат.) Si, при повышении температуры до 635° С несколько расширяется [до 12—15,5% (ат.) Si], а затем выклинивается при 880° С [и 15,3% (ат.) Si].

К сходным результатам пришли также Бардос и Бэк. Они, в частности, подтвердили данные о том, что отожженный при 800° С сплав с 14,5% (ат.) Si однофазен (R-фаза).

Следует заметить, что приведенные выше сведения о составе и условиях устойчивости R-фазы уточнялись Гладышевским и соавторами. По данным этих исследователей, выполнивших металлографическое и рентгеновское исследование сплавов, содержащих от 1 до 28% (ат.) Si после их закалки от 1000, 800 и 600° С, R-фаза неустойчива при 800° С, но обнаруживается в образцах, закаленных от 600° С и содержащих от 7 до 13% (ат.) Si. При этом между 7 и 11,5% (ат.) Si она сосуществует с a-твердым раствором, а между 12,5 и 14% (ат.) Si с ранее неописанной u-фазой (Mn6Si). При этом авторы полагают, что, вопреки данным, область гомогенности R-фазы мала — во всяком случае образцы с 11 и 13% (ат.) Si были уже двухфазными.

Сплав, содержащий 14,3% (ат.) Si, т. е. близкий по составу к Mn6Si [14,28% (ат.) Si], согласно данным, при 600° С был однофазным. Рентгенограммы Mn6Si индицировались на основе ромбоэдрической решетки с а = (4,70±0,01) А, с = (25,61 ±0,05) А; с/а = 5,455. Этот силицид имеет структуру W6Fe7 (u-фаза) с частично неупорядоченным распределением атомов Mn и Si. Он был назван u-фазой.

Причины противоречивости результатов разных авторов о фазовом составе сплавов, содержащих от 12 до 15% (ат.) Si и условиях существования R- и u-фаз, неясны. Возможно, они обусловлены близостью составов этих фаз и трудностью их стабилизации. Кроме того, следует иметь в виду их структурное сходство. Как отмечается в работе, и R-, и u-фаза обладают сложным строением и наличием атомов в четырех разных координационных окружениях (к. ч. от 12 до 16), чем во многом напоминают а-Мn.

В связи с этим вопрос об индивидуальности и условиях устойчивости R- и u-фаз нельзя пока считать однозначно решенным.