Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом
The structural and chemical state of thermite alloy layer formation on the basis of chromium and on the basis of iron on a steel substrate received by means of self-propagating high-temperature synthesis is analyzed. High-temperature self-propagating synthesis covers a strong exothermic reaction of...
Saved in:
| Date: | 2023 |
|---|---|
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/135 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471953614602240 |
|---|---|
| author | Скідін, І.Е. Бєлов, Б.Ф. Воденнікова, О.С. Воденніков, С.А. Саітгареєв, Л.Н. Бабошко, Д.Ю. |
| author_facet | Скідін, І.Е. Бєлов, Б.Ф. Воденнікова, О.С. Воденніков, С.А. Саітгареєв, Л.Н. Бабошко, Д.Ю. |
| author_sort | Скідін, І.Е. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-06-15T10:55:04Z |
| description | The structural and chemical state of thermite alloy layer formation on the basis of chromium and on the basis of iron on a steel substrate received by means of self-propagating high-temperature synthesis is analyzed. High-temperature self-propagating synthesis covers a strong exothermic reaction of the mixture, i.e. combustion reaction; the process is characterized by high temperature (≈ 3000 °C) and high rate of propagation of the combustion front (0.5–15 cm/s). As a result of high-temperature self-propagating synthesis, iron is reduced from oxides and the fine components of the charge are melted.
Based on the stochastic analysis of the material balance of structural and chemical reactions of the initial components of the charge (steel scale, aluminum powder, carburetor for carburization, iron powder or chromium powder) the mechanism of formation of metal, slag and gas phases under alumina and thermo self-propagating high-temperature synthesis is presented. It is approved that in the process of forming thermite alloy layer on a steel substrate by high-temperature aluminothermy self-propagating synthesis, nonmetallic inclusions, so-called corundum centers, which are the product of the reaction of iron oxide with aluminum, are formed in the structure of the termite alloy, chromium and iron carbides. This statement was confirmed by metallographic studies of samples of termite alloy based on iron and samples of termite alloy based on chromium, which showed that the macrostructure of the formed layer is represented by a ferrite and perlite matrix content, cemented or iron-chromium cementite in the amount of 83.0 % and nonmetallic inclusion in the form of alumina in the amount of 17.0 %. It was found that the microhardness of the samples from the formed layer of thermite alloy obtained from the mixture based on chromium is 1.3 times higher than the microhardness of the samples obtained from the mixture based on iron. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:50:43Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-135 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-03-12T15:50:43Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-1352023-06-15T10:55:04Z Analysis of the structural and chemical state of thermite alloy layer formation on a steel substrate by self-propagating high-temperature synthesis Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом Скідін, І.Е. Бєлов, Б.Ф. Воденнікова, О.С. Воденніков, С.А. Саітгареєв, Л.Н. Бабошко, Д.Ю. self-propagating high-temperature synthesis aluminothermic reactions formed layer structural-chemical state thermite alloy самопоширюваний високотемпературний синтез алюмотермічні реакції сформований шар структурно-хімічний стан термітний сплав The structural and chemical state of thermite alloy layer formation on the basis of chromium and on the basis of iron on a steel substrate received by means of self-propagating high-temperature synthesis is analyzed. High-temperature self-propagating synthesis covers a strong exothermic reaction of the mixture, i.e. combustion reaction; the process is characterized by high temperature (≈ 3000 °C) and high rate of propagation of the combustion front (0.5–15 cm/s). As a result of high-temperature self-propagating synthesis, iron is reduced from oxides and the fine components of the charge are melted. Based on the stochastic analysis of the material balance of structural and chemical reactions of the initial components of the charge (steel scale, aluminum powder, carburetor for carburization, iron powder or chromium powder) the mechanism of formation of metal, slag and gas phases under alumina and thermo self-propagating high-temperature synthesis is presented. It is approved that in the process of forming thermite alloy layer on a steel substrate by high-temperature aluminothermy self-propagating synthesis, nonmetallic inclusions, so-called corundum centers, which are the product of the reaction of iron oxide with aluminum, are formed in the structure of the termite alloy, chromium and iron carbides. This statement was confirmed by metallographic studies of samples of termite alloy based on iron and samples of termite alloy based on chromium, which showed that the macrostructure of the formed layer is represented by a ferrite and perlite matrix content, cemented or iron-chromium cementite in the amount of 83.0 % and nonmetallic inclusion in the form of alumina in the amount of 17.0 %. It was found that the microhardness of the samples from the formed layer of thermite alloy obtained from the mixture based on chromium is 1.3 times higher than the microhardness of the samples obtained from the mixture based on iron. Проаналізовано структурно-хімічний стан формування шару термітного сплаву на основі хрому та на основі заліза на сталевій підкладці, отриманого за допомогою самопоширюваного високотемпературного синтезу. Самопоширюваний високотемпературний синтез полягає у протіканні сильної екзотермічної реакції (реакції горіння) суміші, процес характеризується високою температурою (≈ 3000 °С) і великою швидкістю поширення фронту горіння (0,5–15 см/с). В результаті самопоширюваного високотемпературного синтезу відбувається відновлення заліза з оксидів і розплавлення тонкодисперсних компонентів шихти. На основі стохастичного аналізу матеріального балансу хімічних реакцій вихідних компонентів шихти (сталевої окалини, порошку алюмінію, карбюризатора для навуглецювання, залізного порошку або порошку хрому) представлено механізм утворення металевої, шлакової та газової фаз при самопоширюваному високотемпературному синтезі. Показано, що в процесі формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом, в структурі термітного сплаву утворюються неметалеві включення (так звані корундові центри, які є продуктом реакції оксиду заліза з алюмінієм), які створюють ефект інокулюючого модифікування термітного сплаву та впливають на зародження карбідів хрому та карбідів заліза. Дане твердження знайшло підтвердження в металографічних дослідженнях зразків термітного сплаву на основі заліза та зразків термітного сплаву на основі хрому, які показали, що макроструктура сформованого шару представлена ферито-перлітною матрицею, що містить цементит або залізо-хромовий цементит у кількості 83,0 % і неметалеві включення у вигляді глинозему у кількості 17,0 %. Встановлено, що мікротвердість зразків із сформованого шару термітного сплаву, отриманого з шихти на основі хрому, в 1,3 рази вище ніж мікротвердість зразків, отриманих з шихти на основі заліза. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2023-06-15 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/135 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 28 No. 4 (2020): Metal and Casting of Ukraine Метал та лиття України ; Том 28 № 4 (2020): Метал та лиття України 2706-5529 2077-1304 uk https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/135/136 Авторське право (c) 2023 Метал та лиття України |
| spellingShingle | самопоширюваний високотемпературний синтез алюмотермічні реакції сформований шар структурно-хімічний стан термітний сплав Скідін, І.Е. Бєлов, Б.Ф. Воденнікова, О.С. Воденніков, С.А. Саітгареєв, Л.Н. Бабошко, Д.Ю. Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title | Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title_alt | Analysis of the structural and chemical state of thermite alloy layer formation on a steel substrate by self-propagating high-temperature synthesis |
| title_full | Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title_fullStr | Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title_full_unstemmed | Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title_short | Аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| title_sort | аналіз структурно-хімічного стану формування шару термітного сплаву на сталевій підкладці самопоширюваним високотемпературним синтезом |
| topic | самопоширюваний високотемпературний синтез алюмотермічні реакції сформований шар структурно-хімічний стан термітний сплав |
| topic_facet | self-propagating high-temperature synthesis aluminothermic reactions formed layer structural-chemical state thermite alloy самопоширюваний високотемпературний синтез алюмотермічні реакції сформований шар структурно-хімічний стан термітний сплав |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/135 |
| work_keys_str_mv | AT skídíníe analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT bêlovbf analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT vodenníkovaos analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT vodenníkovsa analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT saítgareêvln analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT baboškodû analysisofthestructuralandchemicalstateofthermitealloylayerformationonasteelsubstratebyselfpropagatinghightemperaturesynthesis AT skídíníe analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom AT bêlovbf analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom AT vodenníkovaos analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom AT vodenníkovsa analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom AT saítgareêvln analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom AT baboškodû analízstrukturnohímíčnogostanuformuvannâšarutermítnogosplavunastalevíjpídkladcísamopoširûvanimvisokotemperaturnimsintezom |