ABOUT THE CRYSTALLIZATION OF TITANIUM CARBIDE FROM IRON TRIAD MELTS

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The results of the thermodynamic estimate of probability of titanium carbide crystallization from iron-carbon melts is proposed in paper. The Gibbs energy of the corresponding chemical reaction was chosen as a crystallization criterion. The influence of the melt composition and its temperature on the process of formation of titanium carbide particles is determined. The alloying of castings from alloys based on iron group metals with titanium carbide, which is formed in the melt due to the reaction of self-propagating high-temperature synthesis (SHS) between the components of ligature (titanium and carbon black), makes it possible to obtain dispersed TiC particles with the size of 4 – 8 μm, which leads to an increase in the materials hardness by 20 – 30 %. 

About the authors

P. G Ovcharenko

Scientific Center for Metallurgical Physics and Materials Science of Federal State Budgetary Institution of Science «Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences», SCMPMS UdmFRC UB RAS, Izhevsk, Russia

Email: ovcpg@yandex.ru

K. E Chekmyshev

Institute of Mechanics of Federal State Budgetary Institution of Science «Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences», UdmFRC UB RAS, Izhevsk, Russia

Email: ovcpg@yandex.ru

M. I Mokrushina

Scientific Center for Metallurgical Physics and Materials Science of Federal State Budgetary Institution of Science «Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences», SCMPMS UdmFRC UB RAS, Izhevsk, Russia

Email: ovcpg@yandex.ru

V. I Lad'yanov

Scientific Center for Metallurgical Physics and Materials Science of Federal State Budgetary Institution of Science «Udmurt Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences», SCMPMS UdmFRC UB RAS, Izhevsk, Russia

Author for correspondence.
Email: ovcpg@yandex.ru

References

  1. Чернышов, Е.А. Теоретические основы литейного производства. Теория формирования отливки / Е.А. Чернышов, А.И. Евстигнеев. - М.: Машиностроение, 2015. 480 с.
  2. Специальные способы литья: справочник / В.А. Ефимов, Г.А. Анисович, В.Н. Бабич [и др.]; под общ. ред. В.А. Ефимова. - М.: Машиностроение, 1991. 436 с.
  3. Пат. 2207218: МПК В22D 27/18. Способ изготовления композиционных чугунных отливок / Сильман Г.И., Серпик Л.Г., Гурин С.С., Дмитриева Н.В. Опубл. 27.06.2003.
  4. Пат. 2739898: МПК С22С 1/02, С22С 32/00, В22F 3/23. Способ получения композиционного металлического сплава, содержащего карбид титана / Якушев О.С., Ладьянов В.И., Кузьминых Е.В., Таныгин С.В., Овчаренко П.Г., Таныгин И.В., Мокрушина М.И., Карев В.А. Опубл. 29.12.2020.
  5. Haimin Ding. The influence of forming processes on the distribution and morphologies of TiC in Al-Ti-C master alloys / Haimin Ding, Xiangfa Liu, Lina Yu, Guoqun Zhao // Scripta Mater. 2007. V.57. Р.575-578. https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.06.028.
  6. Овчаренко, П.Г. Формирование борида титана в поверхностном слое отливок из железоуглеродистых сплавов / П.Г. Овчаренко, А.Ю. Лещев, К.Э. Чекмышев, Т.М. Махнева // Металлы. 2017. №6. С. 88-92.
  7. Gowtam, D.S. In situ TiC-reinforced austenitic steel composite by self-propagating high temperature synthesis / D.S. Gowtam, M. Ziyauddin, M. Mohape, S.S. Sontakke, V.P. Deshmukh, A.K. Shan // Intern. J. Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2007. V.16. №.2. P. 70-78. https://doi.org/10.3103/S1061386207020033.
  8. Луц, А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез алюминиевых сплавов / А.Р. Луц, А.Г. Макаренко. - Самара: Самар. гос.техн. ун-т, 2008. 175 с.
  9. Birol, Y. Grain refining efficiently of Al-Ti-C alloys / Y. Birol //j. Alloys and Comp. 2006. V.422. Р. 128-131. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.11.059.
  10. Кандалова, Е.Г. In situ технологии получения композита Al-TiC / Е.Г. Кандалова, В.И. Никитин, A.T. Макаренко, Ли Пыцзе // Вест. СамГТУ: технические науки. 2005. №32. С.95-101.
  11. Liu Xiangfa. The relationship between microstructure and refining performance of Al-Ti-C master alloys / Liu Xiangfa, Wang Zhenqing, Zhang Zuogui, Bian Xiufang // Mater. Sci. Eng. 2002. V. 332A. P. 70-74. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(01)01751-8.
  12. Пантелеева, А.В. Модифицирование алюминия упрочняющими фазами TiB2 и TiC методом СВС в расплаве / А.В. Пантелеева, Р.М. Никонова // Химическая физика и мезоскопия. 2019. Т. 21. №1. С.65-69.
  13. Кипарисов, С.С. Карбид титана: получение, свойства, применение / С.С. Кипарисов, Ю.В. Левинский, А.П. Петров. - М.: Металлургия, 1987. 216 с.
  14. Бабаскин, Ю.З. Структура и свойства литой стали / Ю.З. Бабаскин. - К.: Наукова думка, 1980. 240 с.
  15. Амосов, А.П. Применение процесса самораспространяющегося высокотемпературного синтеза для получения композиционных керамико-металлических порошков на основе карбида титана и железа / А.П. Амосов, А.Р. Самборук, И.В. Яценко, В.В. Яценко // Вест. Перм. нац. исслед. политех. ун-та. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20. №4. С. 5-14.
  16. Чугун: справ. изд. / Под ред. А.Д. Шермана и А.А. Жукова. - М.: Металлургия, 1991. 576 с.
  17. Гарбер, М.Е. Износостойкие белые чугуны: свойства, структура, технология, эксплуатация / М.Е. Гарбер. - М.: Машиностроение, 2010. 280 с.
  18. Ривлин, Ю.И. Металлы и их заменители / Ю.И. Ривлин, М.А. Коротков, В.Н. Чернобыльский. - М.: Металлургия, 1973. 440 с.
  19. Куликов, И.С. Раскисление металлов / И.С. Куликов. - М.: Металлургия, 1975. 504 с.
  20. Казачков, Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов: Учеб.пособие для вузов / Е.А. Казачков. - М.: Металлургия, 1988. 288 с.
  21. Григориан, В.А. Физико-химические расчеты электросталеплавильных процессов / В.А. Григориан, А.Я. Стомахин, А.Г. Понаморенко [и др.]. - М.: Металлургия, 1989. 288 с.
  22. Sigworth, G.K. The thermodynamics of liquid dilute iron alloys / G.K. Sigworth, J.F. Elliot // Metal Sci. J. 1974. V.8. №9. P. 298-310. https://doi.org/10.1179/msc.1974.8.1.298.
  23. Снитко, Ю.П. [Без назв.] / Ю.П. Снитко, Ю.Н. Суровый, Н.П. Лякишев // Д АН СССР. 1983. Т. 268. №5. С. 115-117.
  24. Овчаренко, П.Г. Термодинамическая оценка процесса кристаллизации боридов и карбидов из железоуглеродистых борсодержащих расплавов / П.Г. Овчаренко, В.И. Ладьянов, К.Э. Чекмышев // Металлы. 2020. №6. С. 90-95.
  25. P.G. Ovcharenko, V.I. Lad'yanov, K.E. Chekmyshev, "Thermodynamic estimation of the solidification of borides and carbides from boron-containing iron-carbon melts".Russian Metallurgy (Metally). 2020. №11. P.1320-1325.
  26. Марочник сталей и сплавов / А.С. Зубченко, М.М. Колосков, Ю.В. Каширский [и др.]; под общ. ред. А.С. Зубченко. - 2-е изд., доп. и испр. - М.: Машиностроение, 2003. 784 с.
  27. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа: справ. изд. / О.А. Банных, П.Б. Будберг, С.П. Алисова [и др.] - М.: Металлургия, 1986. 440 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences