Файл: Шамрай, Ф. И. Сплавы вольфрама, молибдена и ниобия с бором и углеродом.pdf

эвтектику с W2B5 при 2270° и с бором при 2100°. Кристаллиза­ ция сплавов протекает по линиям e6PQили Р 6Р 7и заканчивается в е2 или Р 7.

Область Ве1е3 (VIII) первичной кристаллизации бора. Крис­ таллизация сплавов завершается в е3.

Область р 3Р^е2 (IX), первично кристаллизуется соединение Мо2В 5.

Область Р гР ^ (X), кристаллизация первично выделившегося соединения Мо2В завершается в е1.

Таким образом, рассмотренная проекция поверхности ликвиду­ са на плоскость концентрационного треугольника системы Мо — —W —В имеет семь точек тройных четырехфазных равновесий и одну седловинную точку. Характеристика критических точек поверхности приведена в табл. 17.

6.Растворимость бора в твердом молибдене

Вработе Хэма 1950 г. [55], по которой можно составить не­ которое представление о растворимости бора, указано, что до­ бавка 0,038% В вызывала образование новой фазы.

В1957 г. Олдс и Ренгсторф [56] опубликовали исследование влияния небольших количеств легирующих элементов на пластич­ ность литого молибдена. Показано, что температура перехода молибдена из пластичного в хрупкое состояние понижалась при увеличении содержания бора до 0,005% и затем возрастала при росте концентрации бора (рис. 17).

В1956 г. Е. Савицкий и В. Барон [57] исследовали влияние

бора на свойства и микроструктуру литого молибдена. По их дан­ ным, растворимость бора при комнатной температуре достигала 0,2%. В 1964 г. в работе [58] была предпринята первая попытка построения кривой растворимости. В качестве исходных материа­ лов служили порошковые молибден и бор. Плавка образцов про­ водилась в дуговой печи в атмосфере аргона.

Изучалась микроструктура закаленных сплавов и измерялась твердость. По данным этой работы, растворимость бора возраста­ ла с 0,07% при 1400° до 0,2% при 2050° (рис. 18). Значения раство­ римости приведены по шихте. В работе применялись технически

-чистые бор и молибден — 97,2 и 99,98% соответственно, что, повидимому, привело к загрязнению сплавов углеродом. Во всяком

случае температура эвтектики (Мо + Мо2В) занижена более чем на 100°, и обнаружен эвтектоидный распад при 1950° Мо3В2 ^ ^±Мо2В + а-МоВ. В 1971 г. опубликовано исследование по раст­ воримости бора А. Захаровым с сотрудниками [59]. Оно проведено на зонноочищенном молибдене и мелкокристаллическом боре — 99,6%. Применялись методы микроструктурного и рентгеновского анализов и измерения микротвердости. Максимальная раствори­

44

Рис/17.'Влияние легирующих элементов на температуру пе­ рехода литого молибдена из пластичного в хрупкое состоя­ ние [56]

Рис. 18. Часть диаграммы со­ стояния системы Мо—В [58]

В табл. 18 приведено обобщение имеющихся литературных данных.

Кривая растворимости, построенная по данным микроструктурного анализа, показана на рис. 20 [61]. Растворимость бора в молибдене при содержании углерода 0,01% изменяется от 0,004% при 1100° до ~ 0,012% при 2000°. Значение растворимо­ сти при 2000° существенно отличается от данных [58, 59]. Завы­ шенные значения растворимости (0,2% при 2050° и 0,07% при

Таблица 18. Растворимость бора в молибдене

45

1400°) в [58] следует отнести, по-видимому, за счет того, что кри­ вая растворимости построена не на основе химического анализа, а по составу шихтового материала, без учета потерь бора на ис­ парение. Расхождения данных различных авторов можно объяс­ нить разной чистотой исходных материалов, отсутствием химиче­ ского анализа на бор образцов после высокотемпературной тер­ мической обработки, как и в работе [59], и разными методами приготовления сплавов и исследования.

Влияние углерода на растворимость бора в молибдене. Про­ ведение процессов плавки и термообработки молибдена в усло­ виях «масляного» вакуума при применении паромасляных насо­ сов приводит к загрязнению металла углеродом. В связи с этим

Таблица 19. Состав сплавов Мо—В

46

Рис. 21. Упругие свойства сплавов Мо—В, содержащих

0,003% С [62]

1— деформация;

2— отжиг 1000° С — 1ч;

3— отжиг 1000° С — 5 ч;

4— закалка после отжига .

2000° С — 2 ч; 5 — отжиг 900° С — 10 ч,

800°—120 ч, 600° С — 550 ч

изучается влияние углерода на растворимость бора и физико-меха­ нические свойства сплавов. В данном исследовании основным мето­ дом было измерение упругих констант.

Упругие свойства сплавов Мо—В[62]. В электронно-лучевой пе­ чи были выплавлены две серии сплавов молибдена с бором (табл. 19).

Содержание кислорода в литом металле колебалось на уровне

0,001%, металлические примеси Mn, Si, Cr, Ni, Со, Mg, Al, Sn, Pb находились в пределах 10_4%; содержание вольфрама 3 • 10—2 и

железа ^ 3 -1 0 _3%.

На примере исследования ряда титановых систем показано, что на кривых зависимости упругих констант от состава и темпе­ ратуры выявляются особые точки, отвечающие фазовым переходам как в равновесном, так и в метастабильном состояниях сплавов. При добавлении к титану, например, p-изоморфных элементов (Мо, V, Nb) упругие свойства титана в p-модификации повышались,

47

растворимости бора как в деформированных, так и в отожжен­ ных сплавах в этом случае менее 0,005%. Такое влияние угле­ рода на уменьшение растворимости бора в молибдене наблюдается и у закаленных с 2000° сплавов. Минимум упругих свойств I се­ рии сплавов наблюдается при 0,03% и у сплавов II серии при 0,012% В. Однако на микроструктуре сплава с 0,03% В на грани­ цах и в зернах имеются включения избыточной фазы. У сплава с 0,012 % В таких включений не обнаружено.

G/ с м 2

Предел растворимости бора при 2000°, вероятно, ~ 0,02 и уменьшается до ~ 0,012 при 0,01% С, попадающего в сплавы из исходного материала и вследствие «масляного вакуума».

Влияние бора на структуру молибдена. Основной причиной, препятствующей широкому использованию молибдена в качестве конструкционного материала, является его недостаточная низко­ температурная пластичность в рекристаллизованном состоянии при комнатной температуре и при более низких температурах. Ле­ гирование молибдена микродобавками бора привлекает внимание исследователей по двум причинам: во-первых, бор — один из наи­ более эффективных модификаторов; во-вторых, бор обладает высо­ ким сродством к кислороду. Это позволяет улучшить кристалли­ ческое строение литого металла и уменьшить содержание кисло­ рода, повышающего температуру перехода молибдена из хруп­ кого состояния в пластичное. Однако оптимальные результаты по улучшению свойств молибдена за счет обоих указанных эффектов можно получить только при определенном количестве введенного бора. При недостаточном количестве его действие будет неполным, а при избыточном — возможно охрупчивание металла или раз­ рушение при деформировании из-за образования грубых выделе­ ний боридной фазы по границам зерен.

50