Portal de Periódicos da CAPES

The structure of nitrided iron-titanium alloys

1976; University of Toronto Press; Volume: 24; Issue: 2 Linguagem: Inglês

10.1016/0001-6160(76)90016-x

1878-0768

David Jack,

Titanium Alloys Microstructure and Properties

The structure of gas-nitrided dilute Fe-Ti alloys has been investigated by electron microscopy, electron and X-ray diffraction, and measurements of nitrogen content. The observations are interpreted in terms of a periodic array of equiatomic Ti-N mono-layer plates on the cube planes of the matrix. The plates distort the surrounding matrix and allow the total accommodation of up to three times the nitrogen content appropriate to 'TIN' stoichiometry. The adsorption enthalpy is −25 kcal mol−1 and the excess nitrogen can be removed by hydrogen reduction at 575°C or heating in an inert atmosphere at 750°C and above. After hydrogen reduction the excess nitrogen can be replaced by re-nitriding. The structure is resistant to coarsening, and only after several hours at 825°C does appreciable softening and plate growth occur. The model of mono or multi-layer substitutional atom-nitrogen plates is considered to be a special case of a mixed substitutional-interstitial atom cluster, but it can be extended to other nitriding systems and is compatible with previous observations. On a étudié la structure d'alliages dilués Fe-Ti nitrurés à l'azote gazeux, par microscopie électronique, diffraction d'électrons et de rayons X et mesure de la teneur en azote. Les observations peuvent être interprétées à partir d'un arrangement périodique de plaques monocouches de composition équiatomique suivant les faces de la maille cubique de la matrice. Les plaques déforment la matrice et permettent une accommodation totale allant jusqu'à trois fois la teneur en azote correspondant à la stoechiomètrie 'TiN'. L'enthalpie d'absorption est égale à −25 kcal mol−1 et l'on peut retirer l'azote en excès par réduction sous hydrogène à 575°C ou par chauffage en atmosphère inerte à 750°C et au dessus. Après réduction par l'hydrogène, on peut réintroduire un excès d'azote par renitruration. La structure est assez stable vis à vis d'un grossissement, et ce n'est qu'après plusieurs heures à 825°C qu'il se produit un adoucissement et une croissance des plaques appréciables. On considère le modèle des plaques atome substitutionnel-azote d'une ou de plusieurs couches atomiques comme un cas particulier d'amas mixte substitutionnel-interstitiel, mais on peut retendre à d'autres systèmes nitrurants, il est compatible avec les observations antérieures. Die Struktur in der Gasphase nitrierter verdünnter Fe-Ti-Legierungen wurde mit Elektronenmikroskopie, Elektronen- und Röntgenbeugung, und mit Messungen des Stickstoffgehaltes untersucht. Die Beobachtungen werden mit einer periodischen Anordnung von Platten monoatomarer Dicke aus Titan- und Stickstoffatomen gleicher Anzahl auf den Würfelflächen der Matrix gedeutet. Diese Platten verzerren die umgebende Matrix und gestatten eine vollständige Anpassung für Stickstoffgehalte bis dreimal dem stöchiometrisch für 'TiN' notwendigen. Die Adsorptionsenthalpie beträgt −25 kcal mol−1, der Überschuβ an Stickstoff kann durch Wasserstoffreduktion bei 575°C oder durch Aufheizen auf 750°C und höher in einer inerten Atmosphäre beseitigt werden. Nach Wasserstoffreduktion kann der Überschuβ an Stickstoff durch eine weitere Nitrierung wieder erzeugt werden. Die Struktur ist gegenüber Vergröberung widerstandsfähig; nur nach mehrstündiger Glühung bei 825°C findet Entfestigung und Plattenwachstum in nennenswertem Umfang statt. Das Modell ein-oder vielatomarer Schichten von Substitutionellen Atom-Stickstoff-Platten wird als ein Spezialfall der gemischt substitutionell-interstitiellen Atomanhäufungen angesehen. Es kann aber auf andere Nitrierungs-Systeme ausgedehnt werden und ist verträglich mit früheren Beobachtungen.