Взаимодействие ванадий-углерод

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Взаимодействие ванадий-углерод

05.01.2020

Наиболее достоверный вариант диаграммы состояния системы ванадий — углерод приведен на рис. 11. Ванадий образует два устойчивых карбида V2C и VC. Карбиды ванадия V2C и VC плавятся при перитектических температурах 2165 и 2700°С соответственно, обладают широкими областями гомогенности (особенно при высоких температурах) и являются устойчивыми до комнатных температур.

Растворимость углерода в ванадии очень незначительная при низких температурах, резко увеличивается при 1500°С и достигает предельного значения 4—8% (ат.) при эвтектической температуре (табл. 11). Расхождение в значениях максимальной растворимости при эвтектической температуре в два раза объясняется, очевидно, тем, что в работах значения самой эвтектической температуры существенно различаются.

При комнатной температуре растворимость углерода в ванадии, определенная в работах по изменению твердости ванадия в зависимости от содержания углерода, составляет 0,02—0,03% (по массе). При 1000°C растворимость углерода в ванадии определена равной 0,2% (по массе).

Диффузионная подвижность углерода в ванадии исследована в области температур 60—160°С методами внутреннего трения; в области температур 845—1130°C — методом последовательного снятия слоев с анализом распределения изотопа С14. В обоих случаях полностью совпадают значения D0, Q и самих коэффициентов диффузии (табл. 12). Так как практически одно и то же уравнение описывает температурную зависимость коэффициента диффузии углерода в ванадии в области температур выше 1000°, это уравнение можно рекомендовать и для экстраполяции на более высокие температуры. С приведенными выше значениями хорошо согласуются данные, полученные при исследовании электропереноса углерода в ванадии. Для температур 1650, 1735 и 1825°С были получены значения коэффициентов диффузии углерода в ванадии, равные 9,4*10в-6; 1,2-10в-5 и 1,9*10в-5 см2/с соответственно.

Совпадающие результаты (см. табл. 12) получены и при исследовании диффузии углерода в карбиде VC в работах, хотя исследования были проведены на образцах, существенно различающихся как по составу, так и по методу приготовления.

В работе проводили исследования на образцах карбида состава VC0,75, а в работе были использованы плавленые образцы состава VC0,88.

В работе исследовали диффузию углерода в карбиде VC0,92. Образцы для исследования получали методами порошковой металлургии из порошка карбида ванадия, содержащего 80,1 % V, 17,54% С (из них 1,7Ссв) и 0,4 % Fe. После поверхностного насыщения образцов С14 при 780—2200°С определяли распределение активного изотопа по толщине образца. Была изучена диффузия углерода в образцы двух видов — полученных путем холодного прессования и последующего спекания в течение 24 ч при 2400°С и полученных путем горячего прессования в течение 5 мин при 1800°С и отожженных 5 ч при 2000°С. Первые имели относительную плотность 95,5% и средний размер зерна ~33 мкм, вторые — относительную плотность 98% и средний размер зерна 10 мкм. Анализ распределения изотопа С14 после диффузионных отжигов показал, что в области температур 1000—2200°С диффузия углерода по объему зерен не зависит от вида образцов и в обоих случаях хорошо описывается уравнением

В области температур 780—1400°С преобладающую роль играет диффузия углерода по границам зерен. Коэффициент зернограничной диффузии оказался при всех температурах выше у спеченных образцов, чем у горячепрессованных. На рис. 12 показана температурная зависимость коэффициентов диффузии.

В работе была исследована также диффузия ванадия в карбиде ванадия при 1000—2400°С. Исследование проводилось путем анализа распределения изотопа V48 после диффузионных отжигов. Было установлено, что во всех сопоставимых случаях коэффициент диффузии углерода в карбиде примерно на три порядка выше коэффициента диффузии ванадия.

Углерод оказывает гораздо менее заметное влияние на изменение механических свойств ванадия, чем азот и кислород. Введение в иодидный ванадий, переплавленный в дуговой печи, до 0,6% (по массе) С не приводит к появлению хрупкости. Твердость по Виккерсу при комнатной температуре практически не зависит от содержания углерода в ванадии в пределах его концентрации от 0,002 до 0,5% (по массе) и составляет ~50 HV. В то же время изменение концентрации кислорода и азота в таких же пределах приводит к увеличению твердости с 50 до 1000 и 500 VHN соответственно. Очень незначительное изменение твердости — примерно с 50 до 60 VHN при содержании углерода 0,02—0,03% (по массе) послужило основанием для оценки растворимости углерода в ванадии при комнатной температуре.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: