Брянский государственный технический университет, Брянск, Россия:

С. В. Давыдов, профессор кафедры «Триботехническое материаловедение и технологии материалов», докт. техн. наук, эл. почта: fulleren_grafen@mail.ru

Классический вид диаграммы Fe – Fe₃C за более чем 90 лет не претерпел существенных изменений, став своеобразным стандартом, тиражируемым в учебном и научном образовательном пространстве. Фундаментальным противоречием данной диаграммы является совмещение на поле диаграммы двух систем фазового равновесия — стабильного графитного равновесия и метастабильного цементитного равновесия, что не соответствует базовым положениям теории диаграмм состояния сплавов и вызывает главное сомнение в правильности данного совмещения. Наличие стабильного (графит) и метастабильного (цементит) равновесия на одном диаграммном поле является отражением неполного, поверхностного осмысления процессов структурообразования в системе Fe – Fe₃C и, как следствие, нарушением правил построения диаграмм. Представлен анализ некоторых направлений теоретических расчетов диаграммы Fe – Fe₃C на основании термодинамики железоуглеродистых сплавов и построения диаграммы системы «железо – алмаз». Показано, что сплавы с содержанием более 6,67 % С в настоящее время не исследованы, и фактически диаграмма Fe – Fe₃C представляет собой громадную область terra incognita по причине невозможности получения данных сплавов существующими методами плавки при нормальных условиях. Рассмотрен ряд современных альтернативных диаграмм Fe – Fe₃C, построенных без должного учета основных законов теории диаграмм состояния сплавов и физического материаловедения.

1. Тыркель Е. История развития диаграммы железо – углерод / Пер. с польск. Г. М. Васильевой : под ред. И. И. Сидорина. — М. : Машиностроение, 1968. — 280 с.
2. Hiroyuki O. The C-Fe (carbon-iron) system // Journal of Phase Equilibria. 1992. Vol. 13. No. 5. P. 543–565.
3. Лахтин Ю. М. Материаловедение и термическая обработка металлов : учебник для вузов ; изд. 3-е, перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1983. — 360 с.
4. Лахтин Ю. М. Материаловедение и термическая обработка металлов : учебник для вузов. — М. : Металлургия, 1969. — 448 с.
5. Банных О. А., Будберг П. Б., Алисова С. П. и др. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. — М. : Металлургия, 1986. — 440 с.
6. Елманов Г. Н., Калин Б. А., Кохтев С. А. и др. Физическое материаловедение : учебник для вузов в 6-ти томах: под общ. ред. Б. А. Калина // Т. 2. Основы материаловедения. — М. : НИЯУ МИФИ, 2012. — 604 с.
7. Habraken L., de Brouwer J. L. De Ferri Metallographia: Fundamentals of metallography; in 3 vol. / De Ferri Metallographia: Metallographic Atlas of Iron, Steels and Cast Irons (Vol. 1) // European Coal and Steel Community. — Presses Académiques Européennes S. C., Bruxelles. 1966.
8. Металлография железа / пер. с англ. З. Ш. Херодинашвили; под ред. Ф. Н. Тавадзе: в 3-х т. // Т. 1. Основы металлографии (с атласом микрофотографий). — М. : Металлургия, 1972. — 240 с.
9. Захаров М. В., Румянцев М. В., Туркин В. Д. Диаграммы состояния двойных и тройных металлических систем : Методическое руководство. — М. : Металлургиздат, 1940. — 235 с.
10. Free diagram for student. URL: https://diagramresource.blogspot.com/2017/02/fe-fe3c-phase-diagram.html (дата обращения : 31.01.2023).
11. Engineering Blog. URL: https://fractory.com/iron-carbon-phase-diagram/ (дата обращения : 31.01.2023).
12. Давыдов С. В. Диаграмма состояния сплавов системы «железо – карбид ε-Fe₂C» : монография. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2021. — 280 с.
13. Жуков А. А. Геометрическая термодинамика сплавов железа; изд. 2-е, перераб. — М. : Металлургия, 1979. — 232 с.
14. Жуков А. А., Штеренберг Л. Е., Шалашов В. А., Томас В. К., Березовская Н. А. Псевдогексагональный карбид железа Fe₇C₃ и эвтектика Fe₃C-Fe₇C₃ в системе Fe-C // Известия АН СССР. Металлы. 1973. № 1. С. 181–184.
15. Жуков А. А., Снежной Р. Л. О форме кривой ликвидус в области плавления цементита на диаграмме состояния железо-алмаз // Известия АН СССР. Металлы. 1976. № 3. С. 192–199.
16. Жуков А. А. О диаграмме состояния сплавов системы Fe-C // Металловедение и термическая обработка металлов. 1988. № 4. С. 2–9.
17. Сильман Г. И. Уточнение диаграммы Fe-С на основе результатов термодинамического анализа и обобщения данных по системам Fe-C и Fe-C-Cr // Металловедение и термическая обработка металлов. 1997. № 11. С. 2–7.
18. Савельев К. Д., Голод В. М. Метастабильные варианты диаграммы Fе-C // Труды СПбГТУ (Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого). 2009. № 510. С. 233–241.
19. Устиновщиков Ю. И. О диаграмме железо-углерод // Металлы. 2009. № 5. С. 81–85.

20. Сидоров Е. В. О равновесной диаграмме состояния системы железо – углерод // Известия вузов. Черная металлургия. 2008. № 11. С. 3–5.
21. Белов Б. Ф., Алексеева В. А., Троцан А. И. и др. Структурно-химическая гомогенизация железоуглеродистых расплавов // Вестник Приазовского государственного технического университета. 2003. Вып. 13. С. 83–86.
22. Шахназаров К. Ю. 430±30 ºC — узловая (критическая) температура железа и углеродистой стали // Металловедение и термическая обработка металлов. 2001. № 11. С. 24, 25.
23. Вальтер А. И., Протопопов А. А., Евдокимов Е. Г. и др. Теплофизические и физико-химические процессы в сплавах на основе железа : монография ; под общ. ред. Вальтера А. И. — Москва; Вологда : Инфра-Инженерия, 2020. — 256 с.
24. Захаров А. М. Диаграммы состояния двойных и тройных систем; изд. 2-е перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1978. — 296 с.
25. Диаграммы состояния двойных металлических систем : справочник : В 3 т. Т. 1. ; Под общ. ред. Н. П. Лякишева. — М. : Машиностроение, 1996. — 992 с.
26. Гуляев А. П. Металловедение: учебник для вузов; 6-е изд., перераб. и доп. — М. : Металлургия, 1986. — 544 с.
27. Акимов И. В., Волчок И. П., Митяев А. А. Графитизированные стали в машиностроении // Литье и металлургия. 2010. № 4 (58). С. 55–57.
28. Сильман Г. И. Термодинамика и термокинетика структурообразования в чугунах и сталях. — М. : Машиностроение, 2007. — 302 с.
29. Закирничная М. М. Образование фуллеренов в углеродистых сталях и чугунах при кристаллизации и термических воздействиях : автореф. дис. … докт. техн. наук. — Уфа : УГНТУ, 2001. — 48 с.
30. Закирничная М. М. Влияние условий охлаждения чугунов на образование фуллеренов // Литейное производство. 2001. № 8. С. 8, 9.