Энергодисперсионный анализ микроструктуры чугуна 230Х21Г7Д2 после закалки с разных температур, выполненный на сканирующем электронном микроскопе ”GSM JEOL 6510”[1] показал дифференцированный характер распределения химических элементов. Углерод, хром, кремний, медь и марганец распределены между основными фазами (аустенитом, первичными и вторичными карбидами) неравномерно. Содержание углерода в крупных первичных карбидах типа Cr₇C₃ составило  6,24…6,53 %, одновременно в них содержится 2,7…3,14 % Mn и 29…39 % Fe, что свидетельствует о замещении части атомов хрома атомами Fe и Mn. Содержание кремния (0,03…0,07 % Si) и меди (0,08…0,2 % Cu) в составе карбидов минимально.

Содержание углерода в аустените с ростом температуры закалки сначала возрастает с 1,94 % (литое состояние) до 2,09 % (закалка 1050 °С), затем снижается до 1,64 % (закалка 1150 °С). Это показывает конкурирующее действие процессов растворение↔выделение частиц карбидов (вторичных) при нагреве и выдержке в интервале высоких температур (950…1150 °С). Содержание марганца в γ-фазе увеличивается с 2,1 % (литое состояние, закалка с 950 °С) до 3,21 % (закалка с 1150 °С), одновременно просматривается тенденция к увеличению содержания меди (1,75 %) в аустените с ростом температуры нагрева. Все это является факторами повышения степени стабильности аустенита.

Характер распределения углерода и легирующих элементов по линии сканирования электронного луча, пересекающей дендриты первичного аустенита и карбидов в структуре чугуна 230Х21Г7Д2 показывает рис. В местах расположения карбидов хрома кривая, характеризующая содержание хрома резко поднимается до высоких значений, а при переходе к аустениту – напротив, падает. Аналогичен и характер изменения концентраций углерода и марганца по этой линии сканирования, в то время как характер распределения железа противоположен изменению линии концентраций хрома.

Рисунок - Распределение химических элементов по линии сканирования в микроструктуре чугуна 230Х21Г7Д2 после нормализации 1150 °С

Такой характер распределения химических элементов подтверждается и в поле зрения микрошлифа чугуна 230Х21Г7Д2 после закали с разных температур. В местах расположения карбидных фаз наблюдается высокая концентрация углерода, хрома, повышенная концентрация марганца. Содержание железа выше в твердых растворах (аустенит, мартенсит), чем в карбидных частицах, кремния – значительно больше в твердых растворах и минимально – в карбидах. Медь в структуре чугуна 230Х21Г7Д2 распределена в целом равномерно. Установлено, что карбиды хрома в своем составе содержат кроме хрома железо и марганец, соответствуют следующему стехиометрическому составу: (Cr,Fe,Mn)₇C₃ и (Cr,Fe,Mn)₂₃C₆.

1-Исследования выполнены в Муроранском институте технологий, г. Муроран, Япония.