Сucтeмa ванадий-углерод

13.09.2019

Основываясь на определениях температур плавления и на новых данных, Гольдшмидт построил диаграмму состояния ванадий—углерод, показанную на рис. 37. По современным представлениям о фазах внедрения, насыщенной является лишь решетка монокарбида VC (19,08% С). Некоторые исследователи полагают, что из ванадиевой стали выделяется соединение V4C3 (VC0,75). В ранних работах упоминаются карбиды V2C, V3C2, V5C и др. Состав VC0,75 является, по-видимому, нижней границей распространения фазы VC; эта часть диаграммы заштрихована.

По мнению ряда авторов, в ванадиевой стали присутствует лишь ненасыщенный карбид V4C3. Это подтверждено и в других работах. При более высоком содержании углерода в стали встречается также и карбид VC. Осава и Ойя исследовали рентгенографически и микроскопически больше количество сплавов ванадия с углеродом (от 1,5 до 16% С), полученных сплавлением при 2000°, либо спеканием брикетов, а также выделенных из ванадиевой стали. Они установили, что углерод весьма незначительно растворяется в твердом ванадии (в опытах Таммана и Шенерта при 800—980° также не обнаружена диффузия углерода в ванадий); нашли две промежуточные фазы, а именно: богатая ванадием с компактной гексагональной решеткой и богатая углеродом с кубической гранецентрированной решеткой. Оба эти соединения отвечают формулам V5C (4,5% С) и V4C3 (15,01% С), причем микроскопическое исследование выявило наличие этих фаз уже при содержании углерода в 1,5 и 9% соответственно. По данным Вестгрена и Фрагмена, существование карбида V5C с гексагональной компактной упаковкой сомнительно. Возможно, как это полагает Хэгг, образование твердого раствора в ванадии. Вестгрен по аналогии с соответствующими карбидами других переходных металлов, например, молибдена (Mo2C), считает возможным существование наряду с монокарбидом обедненного углеродом карбида состава V2C (6,23% С).

Все же проще всего объяснить известные факты наличием достаточно широкой области гомогенности VC-фазы.

Маурер, Дюринг и Пулевка приготовили синтетические карбиды состава V4C3 и VC, исследовали их рентгенографически и сравнили с карбидами, выделенными из стали. Во всех образцах в пределах точности измерений была найдена кубическая гранецентрированная решетка с периодом 4,152 + 0,005° А. Такой результат легко объясняется на основе представления о карбиде VC как фазе внедрения. Как и другие карбиды с аналогичной структурой, например TiC, карбид ванадия также склонен к образованию дефектной решетки. Места атомов углерода в решетке могут оставаться вакантными, так что химический анализ может выявить наличие различных карбидов с тем или иным стехиометрическим соотношением. В действительности же имеется один карбид, наиболее правильно обозначенный формулой VC1-х, который охватывает все составы от V4C3 до VC (твердые растворы вычитания).

VC как и TiC, способен к образованию твердых растворов с изоморфными ему VO и VN. По-видимому, карбиды, выделенные из стали, в большинстве случаев и представляли подобный твердый раствор, так как все стали содержат кислород и азот, в том числе и в соединениях с ванадием. По данным Крайнера и Конопицкого, исследовавших загрязненные кислородом образцы карбида ванадия, период решетки твердого раствора VC-VO с изменением содержания углерода изменяется линейно (рис. 38). Характер изменения периода решетки при высоких содержаниях углерода сохраняется независимо от того, замещены или нет кислородом вакантные места углерода.
Сucтeмa ванадий-углерод

Основываясь на изоморфности VC, VO и VN, современные представления устанавливают с несомненностью, что карбид V4C3, обнаруженный многими исследователями, представляет собой V3C3 + V(N, О), т. е. карбид, в котором ряд вакантных «углеродных» узлов решетки может быть занят азотом или кислородом. Подтверждением этого являются указания на возможность замещения углерода в решетке VC кислородом.

Резюмируя, следует фазу V4C3 во многих случаях обозначать более правильно как V4(С, N, О)4.

Если при карбидизации шихтовать чистый ванадий на состав V4C3, то мы получим карбид с решеткой, дефектной по углероду. Ho и в этом случае туда легко проникают кислород и азот, так как металлы IV и V групп являются первоклассными геттерами и жадно поглощают остатки влаги (кислород) и следы азота из, казалось бы, чистейшего водорода. По этой причине анализ карбидов металлов IV и V групп представляется автору лишь тогда убедительным, когда наряду с определением металла и углерода производится также точный анализ на кислород и азот.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна