Научные разработки (системы сплавов)

1. Система Fe-C

Система железо–углерод / Сильман Г.И. – Брянск: Изд-во Брянской государственной инженерно-технологической академии, 2007. – 84 с.

В монографии изложены основные сведения о системе железо–углерод. Приведена краткая историческая справка. Рассмотрены особенности компонентов системы (железа и углерода), их структурные модификации (включая недавно открытые фуллерены, фуллериты и углеродные нанотрубки). приведено описание всех известных фаз системы, формирующихся в разных условиях (в том числе гексагональной e-фазы, нескольких карбидных фаз, алмаза). Приведены диаграммы состояния метастабильной и стабильной систем в их современном виде, классификация сплавов обеих систем и характерные особенности их структур, проведен анализ диаграмм с построением кривых охлаждения, правил фаз и отрезков. По известным литературным данным рассмотрено влияние давления на диаграмму состояния и фазовый состав сплавов. Проведен анализ изменений и коррективов, внесенных в систему по представлениям А.А. Жукова.

В последних разделах монографии изложены результаты собственных исследований автора. С использованием термодинамических расчетов проведена увязка всех фазовых областей обеих диаграмм состояния (стабильной и метастабильной), оценена стабильность растворов и показана возможность расслоения некоторых из них, уточнена диаграмма состояния метастабильной системы железо–карбиды с продлением этой диаграммы в зацементитную область и анализом фазовых областей с карбидом Fe₇C₃. С использованием метода термокинетического анализа рассмотрены возможные карбидные и карбидно-графитные превращения в системе с участием карбида Fe₇C₃. (см. раздел "Монографии")

Уточнение диаграммы Fe-C на основе результатов термодинамического анализа и обобщения данных по системам Fe-C и Fe-C-Cr / Г.И. Сильман // Металловедение и термическая обраб. металлов.- 1997. – №11. – С.2-7.

На основе результатов термодинамических расчетов и построений уточнена диаграмма состояния метастабильной системы железо–карбиды с продлением этой диаграммы в зацементитную область и анализом фазовых областей с карбидом Fe₇C₃. (см. раздел “Монографии…”, “Система железо – углерод”).

2. Система Fe-C-Si (стабильная и метастабильная)

Исследование особых структурных эффектов в сплавах Fe-C-Si / Отчет по 4 этапу научно-исследовательской темы 1.4.00. – Брянск, БГИТА, 2003. – 140 с.

Проведена термодинамическая оценка стабильности растворов в системах Fe-C, Fe-Si и Fe-C-Si по методике Люписа с внесенными дополнениями и изменениями. В работе использованы методы термодинамического анализа, расчетов и построений разрезов и проекций диаграмм состояния сложных систем; проведен анализ построенных диаграмм с учетом термокинетических отклонений от условий равновесия. С целью получения исходных данных проведены предварительные эксперименты с использованием методов фазового анализа сплавов. Выявленные структурные эффекты подтверждены и исследованы экспериментально.

Проведены расчеты и построения изотермических разрезов диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si для интервала практически важных содержаний кремния (до 20 % ат.). В отчете приведены рассчитанные изотермические разрезы при температурах 1450, 1400, 1350, 1250, 1200, 1160, 1150, 1100, 835 и 550^оС. Указанный набор температур обусловлен выявленным в процессе расчетов наличием комплекса нонвариантных равновесий в системе: эвтектически-перитектических a+L ↔ g+L₁ (при ~ 1400^oC), a+L₁ ↔ a₂ +g (при ~ 1200^oC), L+L₁ ↔ g+Г (при ~1160^оС) и g+L₁↔ a₂+Г (при ~1150^оС); эвтектоидно-перитектоидных a₂+g ↔ a+Г (при ~835^оС) и a₂+Г ↔ a+a₁(при ~550^оС). Приведены также изотермические разрезы при нескольких переходных температурах (1450, 1350, 1250 и 1100^оС).

Построенные изотермические разрезы диаграммы позволяют проводить оценку процессов структурообразования во всех практически используемых легированных кремнием Fe-C-сплавах (сталях, чугунах и ферросилидах). Из этих разрезов видно, что во многих случаях традиционные представления о структурообразовании в таких сплавах являются неточными и не могут служить обоснованием при объяснении некоторых особых структурных эффектов, с которыми приходится сталкиваться практикам при производстве изделий из сплавов с повышенным содержанием кремния.

По изотермическим разрезам диаграммы построены политермические разрезы при разных содержаниях кремния и углерода. В отчете приведены наиболее важные из них, сопоставимые с известными из литературных источников разрезами диаграммы, относящиеся к широко применяемым сплавам, позволяющие проводить анализ структурообразования и выявление особых структурных эффектов в наиболее широко используемых сплавах: при содержаниях кремния 5, 7, 10 и 15% ат. (или 2,5-3, 3,6-4,3, 5,3-6,3 и 8,1-9,8% мас. соответственно) и при содержаниях углерода 5 и 15% ат. (или 1,1-1,2 и 3,6-4,1% мас. соответственно).

В работе осуществлен переход от фрагментарного к общему представлению исследованной части диаграммы, который включает перечень всех моно- и нонвариантных равновесий, схему моно- и нонвариантных равновесий с определением связи этой системы с исходными системами Fe-C иFe-Si, проекции областей диаграммы на две вертикальные плоскости (при переменных содержаниях углерода и кремния соответственно) и на горизонтальную плоскость диаграммы. Приведены также схемы формирования в системе Fe-C-Si некоторых трехфазных областей из пересекающихся двухфазных областей, а также обратный переход из тройной системы в исходные двойные системы трехфазных областей путем их разделения на двухфазные области. Учтены также моновариантные и нонвариантные равновесия предельного вида.

Построены и приведены проекции областей расслоения расплава. Эти области имеют куполообразный вид с вершиной при высоких температурах, зависящих от содержания углерода в сплавах. Между трехфазными областями находится двухфазная область расслоения расплава (без избыточных фаз). При температурах выше 1510-1600^оС расплав становится однофазным. Такой характер расплава объясняет особенности влияния термовременной обработки и высокотемпературного модифицирования расплава на структурообразование в графитизирующихся чугунах.

Результаты проведенных исследований использованы при разработке сплавов с особыми свойствами и способов получения изделий из таких сплавов, например, способа получения двухслойных композиционных отливок с наружным твердым и износостойким слоем и внутренней частью, обеспечивающей повышенную пластичность и ударную вязкость всей конструкции. Особенно проявляются преимущества такой конструкции при использовании высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. Другой пример новых разработок – антифрикционный чугун с шаровидным графитом и гетерогенизированным (расслоенным) ферритом. Изделия из такого чугуна имеют пониженный коэффициент трения по металлу и повышенную износостойкость.

Схема моно- и нонвариантных равновесий в стабильной системе Fe-C-Si (до 20% Si ат.)

Исследование влияния комплексного легирования на формирование композиционных структур (на основе сплавов Fe-C-Si) / Отчет по 5 этапу научно-исследовательской темы 1.4.00. – Брянск, БГИТА, 2004. – 110 с.

Исследовано межфазное распределение кремния. В цементите чугунов с различной концентрацией кремния содержится до 0,2% Si, что соответствует коэффициенту межфазного распределения K_Si < 0,06. Изменение коэффициента распределения кремния в зависимости от температуры не обнаружено. Экспериментально подтверждено, что в структуре кремнистых белых и половинчатых чугунов (содержащих около 3,5% Si и более) может содержаться комплексный железокремнистый карбид (силикокарбид). Установлено, что при повышенных скоростях охлаждения (например, в образцах, залитых в кокиль) интенсивное повышение концентрации кремния в карбидном осадке начинается при содержаниях кремния в чугуне, меньших 3,5%, что свидетельствует о сдвиге начала выделения силикокарбидов в сторону меньших концентраций кремния. При содержании в белом чугуне свыше 3,5% Si в структуре содержится тройная эвтектика с цементитом и силикокарбидом. Силикокарбид может сохраняться и в чугунах с шаровидным графитом, концентрируясь в местах отбела или вокруг глобулей графита.

В отличие от ранее предложенной стехиометрии силикокарбида Fe₃SiC установлена его более достоверная стехиометрия Fe₁₄Si₃C₃, соответствующая его химическому составу и подобная известной стехиометрии комплексного карбида с аналогом кремния оловом.

Проведен расчет положения областей моно- и нонвариантных равновесий на изотермических разрезах диаграммы метастабильного равновесия сплавовFe-C-Si. Построены изотермические и политермические разрезы диаграммы Fe-C-Si и осуществлен переход от нее к более сложным системам Fe-C-Si-Sn и Fe-C-Si-Cr. По всем этим системам (так же, как и по системам, исследованным на предыдущих этапах работы) проведен анализ структурообразования в сплавах с выявлением особых структурных эффектов и способов технологического обеспечения необходимых фазовых и структурных превращений с целью достижения наиболее высоких и особых свойств. Разработана серия новых сплавов и способов их получения, на некоторые из них поданы заявки на изобретения. В основном результаты работы доведены до практического использования в производстве и инженерных разработках.

В работе осуществлен переход от фрагментарного к общему представлению исследованной части диаграммы Fe-C-Si, который включает 14 изотермических и 10 политермических разрезов диаграммы, перечень всех моно- и нонвариантных равновесий, схему моно- и нонвариантных равновесий с определением связи этой системы с исходными системами Fe-C и Fe-Si, проекции областей диаграммы на две вертикальные плоскости (при переменных содержаниях углерода и кремния соответственно) и на горизонтальную плоскость диаграммы, а также координаты всех критических точек исследованной части диаграммы.

Построенные разрезы диаграммы позволяют проводить оценку процессов структурообразования во всех практически используемых легированных кремнием Fe-C-сплавах (сталях, белых и половинчатых чугунах). Из этих разрезов видно, что во многих случаях традиционные представления о структурообразовании в таких сплавах являются неточными и не могут служить обоснованием при объяснении некоторых особых структурных эффектов, с которыми приходится сталкиваться практикам при производстве изделий из сплавов с повышенным содержанием кремния.

С использованием экспериментальных данных по межфазному распределению кремния и хрома в белых чугунах, стабилизированных хромом, проведены расчеты и построения разрезов диаграммы состояния системы Fe-C-Si-Cr с эвтектической полиэдрацией этой диаграммы, что позволило выявить возможность и условия кристаллизации тройных эвтектик с карбидами и графитом. Кремний способствует кристаллизации тройной эвтектики g+e+Г.В системе Fe-C-Si-Cr тройные эвтектики g+Ц+Г и g+e+Г находятся в перитектическом равновесии с расплавом при 1155°С. Для кристаллизации в чугуне только тройной эвтектики g+e+Г при полном устранении из структуры эвтектического цементита необходимо иметь в эвтектическом чугуне не менее 2,5% Сг и 4% Si (% ат.).

Номер равновесия	Вид фазового равновесия	Характер равновесия	Температуры равновесия, ^оС
1	*L +* L₁↔ a	синтектический	1510-1400
2	a + L ↔ g	перитектический	1500-1400
3	a + L ↔ g + L₁	монотектический	~ 1400
4	*a +* L₁ ↔ g	перитектический	1400-1200
5	*L +* L₁↔ g	синтектический	1400-1120
6	a +L₁↔ a₂	перитектический	1279-1200
7	*L ↔ Ц* (*L +* e *↔ Ц*)	перитектический	1260-1120
8	L₁ ↔ СК	равновесие расплава L₁ с силикокарбидом (конгруэнтное)	1230-1030
9	L + СК ↔ *L₁ +Ц*	монотектический	~ 1230
10	*L ↔L₁+ Ц***	монотектический	1230-1120
11	L₁ ↔ Ц + СК	эвтектический	1230-1030
12	L₁ ↔ a₂ + СК	эвтектический	1230-1030
13	a + L₁ ↔ *g +* a₂	эвтектически-перитектический	1200
14	g + L₁ ↔ a₂	перитектический	1200-1070
15	a + g ↔ a₂	перитектоидный	1200-770
16	L ↔ g + Ц	эвтектический	1147-1120
17	a₁+ СК ↔ a₂	перитектоидный	1145-760
18	L ↔ L₁ + g + Ц	монотектический	~ 1120
19	L₁ ↔ g + Ц	эвтектический	1120-1070
20	g + L₁↔ a₂ + Ц	эвтектически-перитектический	~ 1070
21	L₁ ↔ a₂ + Ц	эвтектический	1070-1030
22	g ↔ a₂ +Ц	эвтектоидный	1070-770
23	*L₁ ↔* *a₂ + Ц + СК*	эвтектический	~ 1030
24	СК ↔ a₂+ Ц	эвтектоидный	1030-760
25	a₂ + g ↔ a + Ц	эвтектоидно-перитектоидный	~ 770
26	g ↔ a + Ц	эвтектоидный	770-727
27	a + Ц ↔ a₂	перитектоидный	770-550
28	a₂ + СК ↔ a₁+ Ц	эвтектоидно-перитектоидный	~ 760
29	a₂+Ц ↔ a₁	перитектоидный	760-550
30	СК ↔ a₁+Ц	эвтектоидный	ниже 760
31	a₂ + Ц ↔ a + a₁	эвтектоидно-перитектоидный	~ 550
32	a₂↔ a + a₁	эвтектоидный	550-540
33	a + Ц ↔ a₁	перитектоидный	ниже 550

Обозначения карбидных фаз: Ц – цементит, СК – силикокарбид,.

Влияние кремния на структуру и свойства высокопрочного чугуна с шаровидным графитом / Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2006. – № 6. – С. 38-41.

Экспериментально исследованы особенности изменения твердости, прочностных свойств, пластичности и износостойкости чугунов в зависимости от содержания кремния. С использованием построенного изотермического разреза диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si при 400^оС, ранее построенной диаграммы Fe-Si, а также экспериментального исследования особенностей ферритной структуры чугунов, выявленные аномалии свойств объяснены спинодальным расслоением феррита на обычный феррит (a-фазу) и силикоферрит (фазу a₁).

Расчет, построение и анализ изотермических разрезов стабильной диаграммы Fe-C-Si / Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. // Вестник БГИТА.- 2005. – № 1. – С.16-28.

Расчет изотермических разрезов диаграммы состояния стабильной системы Fe-C-Si проведен по методике, разработанной ранее одним из авторов данной работы. Изложена методика, приведены исходные данные для расчетов, подробный пример расчета перитектического треугольника a+g+L на изотермическом разрезе диаграммы при 1450^оС, результаты расчетов и построения изотермических разрезов диаграммы стабильного равновесия сплавов для интервала практически важных содержаний кремния (до 20 % ат.) при температурах 1450, 1400, 1350, 1250, 1200, 1160, 1150, 1100, 835 и 550^оС. Проведен анализ построенных изотермических разрезов, по результатам которого установлены температуры нонвариантных равновесий и некоторые особенности структурообразования в сплавах этой системы.

Построение и анализ политермических разрезов диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si / Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. // Вестник БГИТА.- 2005. – № 1. – С.29-38.

По изотермическим разрезам диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Si построены политермические разрезы при разных содержаниях кремния и углерода. Приведены наиболее важные из них, сопоставимые с известными из литературных источников: при содержаниях кремния 5, 7, 10 и 15 % ат. и при содержаниях углерода 5 и 15 % ат. Проведен анализ политермических разрезов и объяснены особенности процессов структурообразования в легированных кремнием сталях и чугунах.

Особые эффекты в структурообразовании графитизированных кремнистых чугунов / Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. // Вестник БГИТА .- 2005. – № 1. – С.91-96.

Показано, что расслоение фаз (расплава и феррита) в сплавах системы Fe-C-Si существенно сказывается на структурообразовании и свойствах сплавов. Рассмотрены различные схемы кристаллизации сплавов и выявлена возможность проявления особого термокинетического эффекта, заключающегося в том, что в чугунной отливке, охлажденной до комнатной температуры, формируются две зоны с резко различающейся структурой: перлитной со стороны поверхности с ускоренным теплоотводом и ферритной со стороны поверхности с замедленным охлаждением. Между этими зонами формируется резкая граница раздела. В результате возможно получение двухслойной композиционной отливки

Наличие двух структурных зон (перлитной и ферритной) в сером чугуне отливки, полученной способом литья по выплавляемым моделям.

Выявление, анализ и использование особых структурных эффектов в сплавах метастабильной системы Fe-C-Si / Сильман Г.И., Серпик Л.Г. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Сборник. – Изд-во БГИТА, 2005. – С.81-86

Проведен анализ особенностей структурообразования в сплавах метастабильной системы Fe-C-Si, в частности в белых и половинчатых кремнистых чугунах. Особое внимание уделено тем особенностям, которые ранее были мало исследованы или вообще неизвестны: образование тройных эвтектик g+a₂+Ц и a₂+Ц+СК, распад аустенита на смесь a₂+Ц, превращение аустенита по эвтектоидно-перитектоидной реакции с образованием двух ферритных фаз, наличие двух карбидных фаз и изменения в структуре, связанные с их образованием и превращениями, спинодальное расслоение феррита, изменения в структуре при частичной графитизации. Некоторые из этих особенностей исследованы экспериментально.

Влияние химического состава легированных Fe-C-сплавов на изотермический распад аустенита / Сильман Г.И., Серпик Л.Г., Полухин М.С. // Вестник БГИТА .- 2005. – № 1. – С.52-63.

В работе сделана попытка оценить влияние химического состава (по содержаниям углерода, кремния, марганца, меди, молибдена) некоторых сталей и чугунов на термокинетические параметры изотермического распада аустенита, определяемые, прежде всего, минимальными значениями инкубационных периодов перлитного и промежуточного (бейнитного) превращений. Оценка проведена путем статистической обработки этих данных, принятых по известным диаграммам изотермического превращения аустенита в сталях. Полученные зависимости экстраполированы до состава чугунов. Достоверность результатов анализа проверена по кинетическим диаграммам изотермического распада аустенита в серых и высокопрочных чугунах разного химического состава, заимствованным из литературных источников. По результатам анализа предложен рациональный химический состав высокопрочного чугуна, обеспечивающий возможность проведения его упрощенной термической обработки с целью достижения наиболее высоких механических свойств.

Влияние углерода, кремния и молибдена на длительность инкубационного периода

перлитного (1) и бейнитного (2) превращений в сталях

Влияние кремния на прокаливаемость сталей и чугунов / Сильман Г.И., Серпик Л.Г., Полухин М.С. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Т.1. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2005. – С.96-101.

Межфазное распределение кремния в чугунах / Сильман Г.И. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Т.1. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2002. – С.125-128.

Общим и дифференциальным карбидным анализом исследовано распределение кремния между карбидами и ферритом с оценкой начала выделения силикокарбидов. Распределение кремния между фазами в белых и графитизированных чугунах изучалось также с помощью локального рентгеноспектрального анализа на установке “Камека”, а распределение кремния между аустенитом и ферритом – с помощью лазерного микроспектрального анализа на установке “LMA-1”.

О расслоении расплава в системе Fe-C-Si / Сильман Г.И. // Материаловедение и производство. Вып.2: Межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. Г.И. Сильмана. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2001, – С. 69-76.

Показано, что легирование Fe-C-расплава кремнием может приводить к его расслоению на обычный (углеродистый) расплав и кремнистый расплав. В этом случае на диаграмме состояния Fe-C-Si появляются фазовые области с двумя видами расплава: двухфазная Ж₁+ Ж₂ и трехфазная a + Ж ₁+ Ж₂. Если при построении разрезов и проекций диаграммы состояния не учитывается расслоение расплава, то нарушается одно из основных правил построения диаграмм – правило соответствия. Расслоение расплава в системе Fe-C-Si подтверждается также известными экспериментальными данными.

К вопросу о гетерогенизации растворов в легированных Fe-C-Si-сплавах / Сильман Г.И., Жуков А.А., Болховитина Н.А. // Изв. вузов. Черная металлургия .- 1980. – № 11. – С.24-28.

Об износостойкости высокопрочных чугунов с повышенным содержанием кремния / Сильман Г.И., Жуков А.А., Кабинов Д.А. // Литейное пр-во .- 1979. – № 10. – С.26-27.

О гетерогенизации феррита в кремнистых чугунах / Сильман Г.И., Жуков А.А. // Металловедение и термическая обраб. металлов .- 1978. – № 7. – С.28-31.

Термодинамический анализ метастабильной системы Fe-C-Si / Криштал М.А., Сильман Г.И., Титенский Э.Г., Наумов Г.И. // Термодинамика, физическая кинетика структурообразования и свойства чугуна и стали. Вып.4. – М.: Металлургия, 1971. – С.60-70.

На основе экспериментальных данных фазового анализа сделаны расчетные построения изотермических и политермических разрезов дметастабильной иаграммы Fe-C-Si и проведен анализ этих разрезов с оценкой некоторых особенностей структурообразования в системе..

3. Система Fe-C-Si-Sb

Оценка влияния олова на структурообразование в сплавах Fe-C-Si / Сильман Г.И., Камынин В.В., Харитоненко С.А. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Сборник. – Изд-во БГИТА, 2005. – С.86-94

Проведена оценка влияния олова на структурообразование в сплавах Fe-C-Si стабильной и метастабильной систем. Показано, что олово увеличивает склонность кремнистого феррита к спинодальному расслоению. При модифицирующей обработке жидкого сплава малыми добавками олова сплав в процессе кристаллизации и охлаждения не гомогенизируется и в его структуре остаются микрозоны, резко обогащенные оловом и имеющие повышенную твердость. В метастабильных сплавах олово повышает устойчивость силикокарбида и способствует образованию трехфазного перлита.

4. Системы Fe-C-Mn и Fe-C-Mn-Si

Серия из 5 статей в МиТОМ

Преамбула от редакции

С этого номера журнала начинается публикация цикла статей, посвященных анализу процессов образования структуры в сплавах железа. Процессы структурообразования сплавов становятся понятными, если они рассматриваются комплексно, начиная с особенностей легирования сплава, его роли в формировании фазового состава в равновесном состоянии и последующего влияния термической обработки на формирование окончательной неравновесной структуры сплава. Рассматривается система Fe-C-Mn. Цикл статей разбит на две группы. В первую группу входят три статьи, относящиеся к расчету, построению и анализу диаграммы фазовых равновесий в системе Fe-C-Mn. Во вторую – три статьи, в которых анализируются конкретные сплавы этой системы (стали, белые высокомарганцевые чугуны и половинчатые чугуны, легированные марганцем и кремнием).

В публикуемой ниже первой статье изложены результаты химического анализа карбидных осадков чугунов с 0,26 до 35,7 % Mn по измерению распределения марганца между карбидом и аустенитом после закалки от 700-1100 ^оС. По ним из известных соотношений термодинамики сплавов определяются активности компонентов и затем, в сочетании с известными двойными диаграммами, находятся уравнения границ фазовых полей и делается триангуаляция тройной диаграммы.

Диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Часть 1. Межфазное распределение марганца / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обраб. металлов.- 2005. – № 2. – С.11-15.

Влияние марганца на процессы структурообразования в марганцевых чугунах и сталях в значительной степени связано с его межфазным распределением. Значения коэффициентов межфазного распределения марганца являются важными исходными данными для проведения термодинамического анализа системы и построения разрезов диаграммы. В настоящей работе получены новые и наиболее полные экспериментальные данные по распределению марганца между карбидами и аустенитом в чугунах. Показано наличие сильных концентрационной и температурной зависимостей этих коэффициентов. Значения коэффициентов распределения марганца между другими фазами систематизированы и приняты на основе известных литературных данных и диаграммы состояния Fe-Mn.

Структурообразование в сплавах железа. Равновесные структуры

Ниже публикуется вторая статья^* из цикла статей, посвященных анализу процессов образования структуры в сплавах железа. В ней приводится расчет, построение изотермических разрезов диаграммы состояния сплавов системы Fe-C-Mn и результаты анализа этих разрезов, свидетельствующие о наличии особенностей в структуро-образовании высокомарганцевых сплавов.

Диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Часть 2. Расчет и построение изотермических разрезов диаграммы / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов .- 2005. – № 4. – С.3-9.

Приведены исходные данные для расчета изотермических разрезов диаграммы, методика проведения расчетов с ее иллюстрацией на конкретных примерах, результаты расчетов в виде изотермических разрезов диаграммы при 1485, 1473, 1250, 1225, 1200, 1175, 1160, 1000, 800, 700, 600, 570, 500 и 400^оС, а также результаты анализа этих изотермических разрезов в виде некоторых выявленных особенностей структурообразования в высокомарганцевых сплавах. Установлено наличие в системе двух четырехфазных нонвариантных равновесий: эвтектически-перитектического при ~1160^оС и эвтектоидно-перитектоидного при ~570^оС

Структурообразование в сплавах железа. равновесные структуры

Ниже публикуется третья статья из цикла статей, посвященных анализу процессов образования структуры в сплавах железа. Диаграмма состояния Fe-C-Mn построена расчетным путем по экспериментальным данным фазового анализа. При этом погрешность расчетов пот принятой методике практически не зависит от температуры и в основном составляет не более 10%.

Диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Mn и некоторые структурные эффекты в этой системе. Часть 3. Политермические разрезы и проекции диаграммы / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов .- 2005. – № 9. – С.3-7.

Построены политермические разрезы при разных содержаниях углерода и марганца по изотермическим разрезам диаграммы Fe-C-Mn. Осуществлен переход от фрагментарного к общему представлению диаграммы Fe-C-Mn, включающему перечень всех трехфазных и четырехфазных равновесий, схему моно- и нонвариантных равновесий в исследованной части системы с определением связи этой системы с исходными системами Fe-C, Fe-Mn и Mn-C, проекции областей диаграммы на две вертикальные плоскости (при переменных содержаниях углерода и марганца соответственно) и на горизонтальную плоскость (основание) диаграммы.

Структурообразование в сплавах железа. Неравновесные структуры

Ниже публикуется четвертая статьяиз цикла статей, посвященных анализу процессов образования структуры в сплавах железа. В ней на основании использования изложенных в первых трех статьях результатов анализа диаграммы состояния системы Fe-C-Mn, а также на основании проведенной эвтектоидной полиэдрации этой диаграммы рассматриваются процессы формирования неравновесной структуры в марганцевых сталях. Приведены результаты микроструктурных и микрозондовых наблюдений оттеснения марганца в стали 20Г из феррита в остаточный аустенит. Показано образование особой аустенитно-карбидной составляющей, имеющей перлитоподобное строение, в стали 110Г13Л.

Сплавы системы Fe-C-Mn. Часть 4. Особенности структурообразования в марганцевых и высокомарганцевых сталях / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2006. – № 1. – С.3-7, с.2 обл.

Проведена эвтектоидная полиэдрация диаграммы состояния системы Fe-C-Mn, показавшая, что в структуре марганцевых сталей (и чугунов) могут быть два вида эвтектоида, которые находятся в перитектоидном равновесии с аустенитом. Применительно к составу стали 20Г проведена конодная полиэдрация диаграммы. Рассмотрены структурные особенности, обеспечивающие дисперсионное или композиционное упрочнение сталей 20Г и 110Г13Л.

Конодная полиэдрация в области a+g применитльно к сплаву 1% (ат.) С и 1% (ат.) Mn (а) в сопоставлении с этой же областью в системе Fe-Mn (б)

Микроструктура нормализованной стали 20ГЛ после обработки холодом, х 2000. Многие аустенитные участки в зернистом бейните и в в приграничных зонах ферритных и перлитных зерен претерпели мартенситное превращение.

Структурообразование в сплавах железа. Неравновесные структуры

Ниже публикуется пятая (последняя) статья из цикла статей, посвященных анализу процессов образования структуры в сплавах железа. В ней на основании использования изложенных в первых четырех статьях результатов анализа диаграммы состояния системы Fe-C-Mn, а также на основании проведенной эвтектической полиэдрации этой диаграммы рассматриваются процессы формирования неравновесной структуры в высокомарганцевых белых чугунах. Исследовано влияние кремния на структурообразование и свойства сплавов системы Fe-C-Mn. Приведены механические свойства чугунов.

Сплавы систем Fe-C-Mn и Fe-C-Mn-Si. Часть 5. Особенности структурообразования в белых высокомарганцевых чугунах / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов .- 2006. – № 3. – С.3-8, с.2 обл., с.1-4 вкл.

Приведена эвтектическая полиэдрация диаграммы и проанализированы особенности структурообразования в высокомарганцевых чугунах. Показана возможность образования эвтектик двух видов (легированного ледебурита и эвтектики на основе карбидов М₇С₃), которые находятся с расплавом в перитектическом равновесии, а также образование особой аустенитно-карбидной составляющей, имеющей перлитоподобное строение. В высоко-марганцевых термически обработанных чугунах квазиэвтектика и эвтектика с карбидами М₇С₃ имеют особую морфологию с композиционным расположением карбидов в аустените. Показано, что перспективным направлением может быть дополнительное легирование марганцевых чугунов кремнием. Кремний стабилизирует карбид М₇С₃ в его конкуренции с цементитом и обеспечивает возможность получения аустенитных половинчатых чугунов с этим карбидом. Легированные марганцем и кремнием половинчатые чугуны с шаровидным графитом, карбидами М₇С₃ и метастабильной аустенитной матрицей характеризуются высокой износостойкостью, хорошими антифрикционными свойствами и сочетанием высоких механических свойств.

Микроструктуры высокомарганцевых чугунов в литом состоянии (а, х 300), в термообработанном состоянии (б, х 300), и перлитоподобная составляющая в структуре (в, х 1450).

В перлитоподобной составляющей между пластинками цементита находится не феррит, а аустенит.

Эвтектическая полиэдрация диаграммы Fe-C-Mn: Э₁ – эвтектика g+Ц, Э₂ – эвтектика g+e, L¢ – жидкая фаза в перитектическом равновесии L+e ↔ Ц.

5. Системы Fe-C-Cr и Fe-C-Cr-Si

Оценка некоторых особенностей структурообразования в системе Fe-C-Si-Cr / Сильман Г.И. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. Т.1. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2005. – С.75-81.

Проведены термодинамический анализ и уточнение диаграммы состояния метастабильной системы Fe-C; эта система использована в качестве базовой при анализе диаграммы состояния метастабильной системы Fe-C-Si и при переходе от нее к системе Fe-C-Cr-Si. В сплавах системы Fe-C-Cr-Si исследовано межфазное распределение хрома и кремния с пересчетом на распределение этих элементов между различными эвтектиками. С использованием этих данных и основных правил геометрической термодинамики сплавов определены температуры четырехфазных нонвариантных равновесий и проведена эвтектическая полиэдрация диаграммы Fe-C-Cr-Si, что позволило оценить характер фазовых и структурных равновесий в этой системе.

Эвтектическая полиэдрация диаграммы Fe-C-Cr-Si:

а – изотермический разрез при 1155^оС,

б – политермический разрез по тальвегам эвтектик Е₁ и Е₂

Анализ возможности карбидных и карбидно-графитных превращений с карбидом М₇С₃в легированных Fe-C-сплавах / Сильман Г. И. // Материаловедение и производство. Вып.2: Межвуз. сб. науч. тр. / Под ред. Г.И. Сильмана. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2001 – С. 49-56.

Показано, что в комплексно-легированных Fe-C-сплавах можно обеспечить получение композиционной структуры с карбидами М₇С₃, причем стабилизировать эти карбиды в их конкуренции с цементитом можно как с помощью карбидообразующих элементов (ванадий), так и путем дополнительного легирования сплавов некоторыми элементами-графитизаторами (например, кремнием). Регулированием термокинетических условий процесса кристаллизации сплавов можно формировать структуру, легко преобразуемую при последующей термовременной обработке к композиционному виду. В этом случае реализуется процесс ступенчатого структурообразования с протеканием специальных карбидных и карбидно-графитных превращений.

Изотермический разрез диаграммы состояния квазитройной диаграммы состояния Fe-C-Cr_экв при температуре завершения процесса кристаллизации (схема).

Возможны три стадии превращений:

L→[g_а1+(Ц+e)_к+Г]₁→[g_а+Ц_ц+e_е+Г]₂→[g_а+ e_е+Г]₃

Система Fe-C-Cr и переход от нее к системам Fe-C и Fe-C-Cr-Si. Термодинамический и термокинетический анализ. Расчет, построение и использование диаграмм / Сильман Г.И. – Брянск: Изд-во БГИТА, 1999. – 144 с.

В монографии изложены методика и результаты термодинамического анализа систем Fe-C, Fe-C-Cr и Fe-C-Cr-Si с расчетом и построением разрезов и проекций диаграммы состояния Fe-C-Cr, полиэдрацией диаграмм Fe-C-Cr и Fe-C-Cr-Si, расчетом и построением диаграмм термодинамической активности углерода в рассмотренных системах, уточнением диаграммы метастабильных равновесий в системе Fe-C с расширением ее до карбида FerC₃. Проведен анализ построенных и уточненных диаграмм; показана возможность их использования с целью корректировки химических составов известных видов хромистых сталей и чугунов, а также разработки новых сплавов и технологических процессов их получения, способов изготовления из них изделий и их упрочняющей обработки. В качестве примеров рассмотрены некоторые новые сплавы с особенностями их структуры и свойств. На основе результатов термокинетического анализа показана также возможность выявления и использования новых физико-химических эффектов структурообразования в сплавах рассмотренных систем.

Влияние хрома и кремния на антифрикционные свойства и износостойкость половинчатых чугунов / Сильман Г.И., Болховитина Н.А. // Износостойкость машин. Ч. 2: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. – Брянск, 1994. – С.26.

Фазовые и структурные превращения в половинчатых хромокремнистых чугунах / Сильман Г.И. // Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа. Ч.2.– Днепропетровск: Изд-во ДметИ, 1986. – С.56-58.

О концентрационной зависимости отбеливающего действия хрома в чугуне / Сильман Г.И., Жуков А.А. // Изв. АН СССР. Металлы.- 1983. – №3. – С.125-128.

С увеличением содержания хрома в чугуне его карбидостабилизирующее действие снижается. Поэтому даже чугуны с повышенным содержанием хрома (например, 5%) можно переводить в разряд частично графитизирующихся соответствующим легированием кремнием, алюминием, медью другими элементами-графитизаторами.

Эвтектическая полиэдрация диаграмм Fe-C-Cr и Fe-C-Cr-Si / Сильман Г.И., Болховитина Н.А. // Изв. вузов. Черная металлургия.- 1982. – №11. – С.99-103.

Связь между диаграммами Fe-C-CrиFe-C-Cr-Si

(эвтектическая полиэдрация)

Разработка и исследование износостойких чугунов с повышенным содержанием хрома и кремния / Сильман Г.И., Болховитина Н.А. // Новые конструкционные стали и сплавы и методы их обработки для повышения надежности и долговечности изделий: Матер. Всесоюз. конф. – Запорожье, 1980. – С. 218-219.

К вопросу о распределении хрома между фазами белого чугуна / Шалашов В.А., Жуков А.А., Сильман Г.И. // Термодинамика и физическая кинетика структурообразования в стали и чугуне. Вып.3. – Изд-во ОНТИ ВНИИЛтекмаш, 1967. – С.122-125.

6. Системы Fe-C-V, Fe-C-V-Si, Fe-C-V-Crи Fe-C-V-Cr-Mn

Диаграмма состояния сплавов Fe-C-V и ее использование в металловедении сталей и чугунов / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов .- 1992. – №11. – С.4-8.

Интерес к системе Fe-С-V в последние годы значительно возрос в связи с высокой эффективностью влияния малых присадок ванадия на механические и эксплуатационные свойства сталей и чугунов. Известно, что ванадий заметно измельчает структуру Fe-С-сплавов, уменьшает склонность стали к образованию трещин, повышает прочность, твердость, износостойкость и некоторые другие свойства. Многие исследователи связывают такое влияние ванадия с его карбидообразующим действием. В предлагаемой статье приведены и проанализированы политермические и изотермические разрезы диаграммы состояния Fe-С-V, полученные расчетным путем по методике автора с учетом межфазного распределения ванадия.

Разрезы диаграммы Fe-C-V: изотермические при 737 (а) и 1158^оC (б), политермические при 5%V(в) и 2,3%С (г)

Диаграмма состояния Fe-C-V-Si и сплавы на ее основе. Ч.1. Построение и анализ разрезов диаграммы / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обраб. металлов.- 1995. – №11. – С.11-13.

Очень эффек4тивным является комплексное легирование Fe-C-сплавов ванадием и кремнием. Для оценки рационального легирования чугунов и сталей ванадием и кремнием построены разрезы диаграммы Fe-C-V-Si. Построение проведено по результатам термодинамических расчетов по методике автора. Особое внимание уделено формированию различных видов эвтектических структур, для чего проведена эвтектическая полиэдрация диаграммы. Исходными данными служили результаты фазового (карбидного и локального рентгеноспектрального) анализов и ранее построенные разрезы диаграммы Fe-C-V.

Связь между диаграммами состояния Fe-C-V и Fe-C-V-Si (а, эвтектическая полиэдрация), изотермический разрез диаграммы при 1151^оС (б, эвтектическая полиэдрация), двойная эвтектическая полиэдрация диаграммы (разрез по тальвегам двойных эвтектик Е₁ и Е₂) (в).

Диаграмма состояния Fe-C-V-Si и сплавы на ее основе. Ч.2. Ванадиевые серые и половинчатые чугуны с пластинчатым графитом / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обраб. металлов .- 1995. – №12. – С.19-23.

Исследованы ванадиево-кремниевые серые и половинчатые чугуны с пластинчатым графитом. Предварительное определение рациональных составов чугунов проведено по разрезам диаграммы Fe-C-V-Si. Экспериментально исследованы особенности структуры чугунов обеих групп и их механические и триботехнические свойства. Приведены также результаты производственных испытаний изделий из этих чугунов.


Зависимость предела прочности s_в чугунов с пластинчатым графитом от содержания ванадия: 1 – углеродный эквивалент С_э=3,8…4%, 2 – С_э=4,5…4,8%, штриховая линия – модифицированный чугун.	Карбиды ванадия в структуре чугуна: а – х 800, б – х 400

Диаграмма состояния Fe-C-V-Si и сплавы на ее основе. Ч.3. Ванадиевые чугуны и шаровидным графитом / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 1996. – № 2. – С.32-35.

Вопросы получения шаровидного графита в структуре легированных чугунов, несмотря на их большую практическую ценность, изучены недостаточно. Это связано с тем, что многие легирующие элементы являются деглобуляризаторами графита. Легирующие элементы, входящие в состав ванадиевых чугунов (ванадий и медь), затрудняют сфероидизацию графита. Для нейтрализации их деглобуляризирующего воздействия в состав модификатора следует вводить элементы-ремодификаторы. Исследовали ванадиевые чугуны, модифицированные комплексной лигатурой, содержащей ЖКМК-М. Предварительное определение химического состава ванадиевых чугунов проводили по разрезам диаграммы состояния Fe-С-V-Si. Исследовали чугуны трех серий с варьированием содержания ванадия от 0 до 6%. Определяли особенности структуры и свойств (механических и триботехнических) сплавов всех трех групп.

1. Зависимость предела прочности s_в чугунов с шаровидным графитом от содержания ванадия: 1 – углеродный эквивалент С_э=3,7…3,9%, 2 – С_э=4,1…4,4%, 3 – С_э=4,7…5%.

2. Износ чугуна серии 3 в зависимости от содержания ванадия и удельной нагрузки, величина которой указана у кривых в МПа.

Микроструктуры ванадиевых чугунов с шаровидным графитом:

а – х 400, б – х 600,

Белые легированные чугуны с композиционной структурой / Сильман Г.И. // Металловедение и термическая обработка металлов.- 2005. – № 7. – С.94-100.

Приведены результаты исследований нескольких видов легированных белых чугунов с особой микроструктурой, морфология которых обеспечивает значительный эффект композиционного упрочнения. В основном эти чугуны имеют ненаправленную композиционную эвтектическую или квазиэвтектическую структуру с упрочнением карбидными волокнами или зернистыми включениями карбидов. Получение таких структур обеспечено различными методами воздействия на чугун, например, за счет благоприятных термокинетических условий структурообразования, легирования (например, ванадием), термической обработки, пластической деформации или сочетания этих методов. Приведено описание характерных особенностей таких структур и свойств белых чугунов с этими структурами.

Оценка необходимого содержания ванадия в комплексно-легированных белых чугунах / Сильман Г.И., Печенкина Л.С. // Материаловедение и производство: Юбилейный сб. науч. тр. / Под ред. Г.И. Сильмана. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2000. – С.70-76.

Рассмотрено влияние легирующего комплекса V + Cr. Ванадий в этом комплексе обеспечивает карбидообразование и формирование композитной структуры. Роль хрома заключается в легировании матрицы (с обеспечением ее необходимых свойств) и частичной замене ванадия в карбидах. По ранее разработанной методике рассчитаны значения критического содержания ванадия для многих экспериментально исследованных сплавов и из сопоставления их с действительными содержаниями ванадия определены величины дефицита ванадия в сплавах.

Износостойкие отливки из комплексно-легированных белых чугунов / Жуков А.А., Сильман Г.И., Фрольцов М.С. – М.: Машиностроение, 1984. – 104 с.

Рассмотрена взаимосвязь между химическим составом, структурой и свойствами легированных белых чугунов. Дана классификация белых чугунов по их соответствию принципу композиционного упрочнения. Для каждой группы чугунов приведены рекомендуемые составы, структура, свойства, технологические процессы получения чугуна и отливок. Указаны режимы термической и механической обработки отливок, а также области их применения.

Эвтектические равновесия в системах Fe-C-Cr-V и Fe-C-Cr-V-Mn / Сильман Г.И., Жуков А.А., Фрольцов М.С. // Закономерности формирования структуры сплавов эвтектического типа. – Днепропетровск: Изд-во ДметИ, 1979. – С.145.

Разработка и исследование износостойких комплексно-легированных чугунов. (Краткое содержание работы, удостоенной премии им. Чернова за 1977 г.) / Сильман Г.И., Жуков А.А., Фрольцов М.С. // Металловедение и термическая обраб. металлов, 1978. – №3. – С.74-75.

Ванадиевые и некоторые другие легированные чугуны, отвечающие принципу Шарпи / Жуков А.А., Сильман Г.И. // Справочник по чугунному литью. – Л.: Машиностроение, 1978. – С.127-131.

Ванадий в чугунах с пластинчатым и шаровидным графитом / Сильман Г.И., Шалашов В.А., Эпштейн Л.З. и др. // Литейное пр-во. - 1974. – №5. – С.9-10.

Кристаллизация ванадиевых чугунов с инвертированной структурой эвтектики / Сильман Г.И., Жуков А.А., Эпштейн Л.З. // Литейные свойства сплавов. – Киев: Изд-во ИПЛ АН УССР, 1972. – С.201-204.

Термодинамический анализ влияния ванадия на структурообразование в чугуне / Сильман Г.И., Жуков А.А., Эпштейн Л.З., Сосновская Г.С. // Термодинамика, физическая кинетика структурообразования и свойства чугуна и стали. Вып.4. – М.: Металлургия, 1971. – С.77-82.

На основе результатов проведенного термодинамического анализа системы Fe-C-V построены несколько разрезов диаграммы. Показано влияние дополнительного легирования сплавов Fe-C-V кремнием и медью на растворимость карбидов ванадия в аустените.

Белый износостойкий ванадиевый чугун / Шалашов В.А., Сильман Г.И., Таран Ю.Н., Жуков А.А. // Литейное производство. - 1970. – № 6. – С.7-10.

7. Система Fe-C-Ti

Диаграмма Fe-C-Ti и твердые сплавы на ее основе / Сильман Г.И., Дмитриева Н.В. // Материаловедческие проблемы в машиностроении: Межвуз. сб. науч. тр. – Брянск: Изд-во БГИТА, 1998. – С.30-33.

По результатам проведенных расчетов и с использованием изотерм растворимости титана в основных фазах Fe-C-сплавов построены изотермические разрезы диаграммы при 1480, 1400, 1280, 1200, 1140, 1000, 850 и 730^оС. Определены температуры нонвариантных четырехфазных равновесий. Оценена возможность использования двухфазного строения сплавов А+ТiC с целью последующего их мартенситного упрочнения и получения на основе этой системы высокотвердых сплавов. Разработан метод легирования сплавов титаном путем использования СВС-процессов.

8. Система Fe-C-Cu

О механизмах влияния меди на формирование структуры в чугуне / Сильман Г.И., Камынин В.В., Гончаров В.В. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2007. – № 8. – С.

Показан сложный характер влияния меди на формирование структуры в чугунах. Выявлена возможность не только графитизирующего, но и противоположного – отбеливающего – действия меди. С использованием теоретических и экспериментальных методов исследования проведен анализ механизмов различного влияния меди. Для оценки особенностей структурообразования в медистых чугунах при их кристаллизации использованы построенные разрезы диаграммы состояния Fe-C-Cu. Показано, что механизмы перлитизирующего и антиграфитизирующего действия меди имеют не столько термодинамический, сколько кинетический характер.


Совмещенная эвтектическая полиэдрация диаграмм состояния стабильной (сплошные линии) и метастабильной (штриховые линии) систем Fe-C-Cu	Пленочные выделения медистой e-фазы на графитном включении

Влияние меди на структурообразование в чугуне / Сильман Г.И., Камынин В.В., Тарасов А.А. // Металловедение и термическая обработка металлов. - 2003. – № 7. – С.15-20.

Система Fe-C-Cu имеет большое практическое значение в связи с использованием меди в некоторых видах сталей и чугунов. Однако не всегда содержание меди в сплавах известных марок находится в оптимальном сочетании с содержаниями других легирующих элементов и углерода. В связи с эти проведен анализ влияния меди на структурообразование в чугуне с использованием известных и построенных в данной работе фрагментов (разрезов и проекций) диаграммы состояния сплавов Fe-C-Cu, в частности, проведена оценка растворимости меди в основных фазах и структурных составляющих (феррите, аустените, перлите) чугуна и условия образования медистой фазы.

Антифрикционные чугуны с повышенным содержанием меди / Сильман Г.И., Камынин В.В., Тарасов А.А. // Металлургия машиностроения .- 2002. – № 4(7). – С.17-22.

Проведенные исследования показали, что рациональное комплексное легирование чугунов с использованием повышенного количества меди обеспечивает благоприятные изменения в их структуре и свойствах. Это позволяет существенно повысить работоспособность трущихся деталей в наиболее жестких условиях ограниченной смазки при больших удельных нагрузках Р и повышенных скоростях скольжения v (т.е. при больших значениях параметра Pv). Разработанные антифрикционные чугуны с пластинчатым и шаровидным графитом прошли лабораторные и промышленные испытания и в настоящее время приняты к использованию в производстве на нескольких брянских заводах.

Оценка рационального состава и структуры антифрикционных чугунов с использованием фрагментов диаграммы Fe-C-Cu / Сильман Г.И., Камынин В.В., Тарасов А.А. // Материаловедение и производство: Межвузов. сб. науч. тр. Вып. 2 / Под ред. Г. И. Сильмана. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2001. – С. 194-204.

Система Fe-C-Cu имеет большое практическое значение в связи с использованием меди в некоторых видах сталей и чугунов. Однако не всегда содержание меди в сплавах известных марок находится в оптимальном сочетании с содержаниями других легирующих элементов и углерода. В связи с эти проведен анализ влияния меди на структуру чугуна с использованием известных и построенных в данной работе фрагментов (разрезов и проекций) диаграммы состояния сплавов Fe-C-Cu, в частности, проведена оценка растворимости меди в основных фазах и структурных составляющих (феррите, аустените, перлите) чугуна и условия образования медистой фазы.

Диаграмма состояния Fe-C-Cu и ее использование при разработке антифрикционных чугунов / Сильман Г.И. // Износостойкость машин. Ч.2: Тез. докл. 2 междунар. конф.– Брянск, 1996. – С.22-23.

О графитизирующем и отбеливающем действии меди в чугуне / Сильман Г.И., Жуков А.А., Половинчук В.П. // Изв. вузов. Черная металлургия .- 1989. – № 4. – С.90-94.

Донорно-акцепторное взаимодействие компонентов в системе Fe-С-Си сопровождается тремя конкурирующими процессами: увеличением электронной плотности в зоне проводимости железа, усилением металлической связи и повышением склонности чугуна к графитизации; насыщением зоны проводимости и переходом части электронов в валентную зону железа, усилением ковалентной составляющей связи и увеличением склонности чугуна к карбидообразованию; образованием второй зоны проводимости, соответствующей кристаллической решетке меди. При малой концентрации меди в чугуне преобладает первый процесс и медь выступает в качестве графитизатора. При больших содержаниях меди решающую роль играют два последних процесса, конкурирующие между собой. При этом образование медистой фазы является стабильным процессом, а карбидообразование — метастабильным. Все эти особенности находят отражение в термодинамике системы, структуре и свойствах медистых чугунов.

Медь в отливках из чугуна с пластинчатым и шаровидным графитом / Сильман Г.И., Тейх В.А., Сосновская Г.С. // Литейное пр-во. - 1975. – № 10. – С.8-9.

Исследовано межфазное распределение меди. Объяснены некоторые особенности влияния меди на структурообразование в чугуне, в частности, предложено объяснение перлитизирующего действия меди.

10. Системы Fe-Ni и Fe-C-Ni

Теоретическое и экспериментальное исследование сложных систем на основе железа с целью создания материалов с особыми свойствами. Этап 2. Часть 1. Расчет и построение диаграммы состояния сплавов системы Fe-C-Ni // Научный отчет по теме 1.4.05. – Брянск, БГИТА, 2006. – 120 с.

Для сплавов Fe-Ni до настоящего времени нет достаточно точной равновесной диаграммы состояния. Поэтому в работе проведен анализ известных аномалий структуры и свойств в сплавах этой системы и с учетом этих аномалий проведена корректировка диаграммы состояния. На основе откорректированной диаграммы объясненыособенности свойствсплавов Fe-Ni, в частности, хорошо известный “инварный” эффект.

С использованием термодинамических методов рассчитана и построена полная диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Ni в виде изотермических и политермических разрезов и проекций на все плоскости диаграммы в сочетании с перечнем всех моно- и нонвариантных равновесий, схемой этих равновесий и координатами всех точек диаграммы. Это впервые позволило получить не фрагментарное, а достаточно общее представление о системе в двух ее вариантах – стабильном и метастабильном. Экспериментально с использованием методов карбидного и рентгеноспектрального анализов исследовано межфазное распределение никеля. Результаты этого исследования вместе с ранее известными данными по коэффициентам распределения и параметрам парного взаимодействия компонентов использованы при проведении термодинамических расчетов и построении изотермических разрезов диаграммы.

Показана возможность создания новых сплавов, повышенные механические и эксплуатационные свойства которых в значительной мере определяются влиянием особых структурных составляющих и процессов, связанных с их формированием и преобразованием

Отчет: 1 кн., 120 стр., 62 рис., 13 табл., 59 литературных источников.

Схема моно- и нонвариантных равновесий в стабильной системе Fe-C-Ni

Схема моно- и нонвариантных равновесий в метастабильной системе Fe-C-Ni

Политермические разрезы диаграммы стабильного равновесия сплавов Fe-C-Ni

Корректировка и анализ диаграммы состояния сплавов железо–никель / Сильман Г.И. // Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. – Брянск: Изд-во БГИТА, 2007.

Статья представляет собой лишь часть комплексного исследования по влиянию никеля на структурообразование в сплавах на основе железа. Для сплавов Fe-Ni до настоящего времени нет достаточно точной равновесной диаграммы состояния. Поэтому в работе проведен анализ известных аномалий структуры и свойств в сплавах этой системы и с учетом этих аномалий проведена корректировка диаграммы состояния. На основе откорректированной диаграммы объясненыособенности свойствсплавов Fe-Ni, в частности, хорошо известный “инварный” эффект.

Термодинамический анализ влияния никеля, ванадия и титана на структурообразование в чугуне / Сильман Г.И., Тейх В.А. // Диаграммы состояния металлических систем. – М.: Наука, 1971. – С.238-242.

Некоторые особенности влияния никеля и меди на структурообразование и свойства чугуна // Тейх В.А., Сильман Г.И., Фоминых И.П. // Прогрессивные технологические процессы в литейном производстве. – Тула: Изд-во ТПИ, 1969. – С.56-59.

10. Система Fe-C-Mo

Теоретическое и экспериментальное исследование сложных систем на основе железа с целью создания материалов с особыми свойствами. Этап 3. Часть 1. Расчет и построение диаграммы состояния сплавов системы Fe-C-Mo// Научный отчет по теме 1.4.05. – Брянск, БГИТА, 2007. – 120 с.

Методика построения диаграммы Fe-C-Mo является расчетно-экспериментальной и включает не только термодинамические расчеты, но и оценку равновесного фазового состава сплавов по известным наиболее достоверным экспериментальным данным.

С использованием указанных методов рассчитана и построена диаграмма состояния сплавов системы Fe-C-Mo в температурном интервале от 1200 до 700^оС в виде изотермических и политермических разрезов и проекций на вертикальную и горизонтальную плоскости диаграммы в сочетании со схемой всех моно- и нонвариантных равновесий и координатами всех точек диаграммы в указанном температурном интервале. Это впервые позволило получить не фрагментарное, а достаточно общее представление о системе. Экспериментально с использованием методов карбидного и рентгеноспектрального анализов исследовано межфазное распределение молибдена. Результаты этого исследования вместе с ранее известными данными по коэффициентам распределения и параметрам парного взаимодействия компонентов использованы при проведении термодинамических расчетов и построении изотермических разрезов диаграммы.

Ниже приведены схема равновесий в системе и некоторые разрезы диаграммы.