κ-Карбиды представляют собой особый класс карбидных структур. Они наиболее известны тем, что появляются в сталях, содержащих марганец и алюминий , где они имеют молекулярную формулу (Fe, Mn) .
3АлК . [1]
κ-Карбиды кристаллизуются в структурном типе перовскита с пространственной группой Pm 3 m (Nr. 221). [2] Эта структура была, в частности, установлена с помощью рентгенодифракционных измерений стальных сплавов, содержащих выделения κ-карбида, а также монокристаллов κ-карбидов марганца с молекулярной формулой Mn 3,1 Al 0,9 C и параметром решетки a =3,87Å . [3] В стальных сплавах , где возможно различное расположение атомов, значительный эффект ближнего упорядочения, например железа и марганца на микроскопических свойствах сплава не наблюдалось. [4] Это особенно важно для ловушек водорода в сталях . [5]
Первый взгляд на состав стального сплава достигается путем анализа его поверхности методом EDX . [3]
В зависимости от содержания легирующих элементов в стали могут образовываться различные типы κ-карбидов. Они встречаются как в ферритных (α-Fe), так и в аустенитных (γ-Fe) сталях. [1] Типичными легирующими элементами являются железо , марганец , алюминий , углерод и кремний . [2] [6]
СКВИД - измерения поликристаллического Mn 3,1 Al 0,9 C выявили мягкое ферромагнитное поведение этого κ-карбида с температурой Кюри 295 ± 13 К, остаточным магнитным моментом 3,22 мкВ и коэрцитивным полем 1,9 мТл. [3] Моделирование DFT подтвердило эти выводы и показало, что другие κ-карбиды ведут себя аналогично. [7]
κ-карбиды обычно встречаются в виде выделений в сталях с высокими эксплуатационными характеристиками. [8] Типичным примером является сталь TRIPLEX с общим составом Fe x Mn y Al z C, содержащая 18–28 % марганца , 9–12 % алюминия и 0,7–1,2 % углерода (в массовых %). [9] Это высокопрочная сталь низкой плотности , состоящая из аустенитного твердого раствора γ -Fe(Mn,Al,C) , наноразмерных κ-карбидов (Fe,Mn)
3AlC
1-хα – феррит Fe(Al,Mn) . [9] Другие подобные стали известны своей высокой пластичностью . [4] κ-карбиды обычно образуются из областей, обогащенных углеродом, в результате спинодального распада и являются ключевыми факторами, определяющими свойства этих сталей. [10] Низкая плотность достигается, например, после последующей обработки горячей прокаткой . [1] При охлаждении образуются различные домены аустенита и феррита , а на границах этих доменов образуются κ-карбиды. [11] Продолжение процесса охлаждения приводит к фазовому переходу аустенита в феррит и κ-карбиды выделяются в результате эвтектоидного превращения в виде осадка . [11]