Диаграмма состояния системы железо – никель (Fe-Ni)

Диаграмма состояния системы, обобщающая результаты исследований, выполненных до середины 50-х годов, приведена на рис.

γ-Fe и никель образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов. Никель, растворяясь в железе, повышает температуру γ↔δ-превращения от 1390 до 1512 °С; при этой температуре протекает перитектическая реакция δ+ж↔γ. Максимальная растворимость никеля в δ-Fe составляет 3,24 % (ат.), перитектическая точка расположена при 4,3 % (ат.) Ni, а концентрация этого элемента в жидкой фазе равна 5,9 % (ат.). Сплавы системы кристаллизуются в узком интервале температур, не превышающем 10—15 °С. Кривые ликвидус и солидус для сплавов с содержанием 5,9—100 % (ат.) Ni имеют вид слегка провисающей цепи с минимумом при 1436°С и содержании 68 % (ат.) Ni. В точке минимума кривые соприкасаются.

Равновесная концентрация никеля в α-твердом растворе на основе железа при понижении температуры возрастает и при 300 °С достигает ~7,5 % (ат.). С понижением температуры значительно   расширяется двухфазная область α+γ, и при 300 °С граница (α+γ)/γ располагается при 56 % (ат.) Ni. Диффузионные процессы в сплавах системы ниже 500 °С крайне замедленны, поэтому установление граничных концентраций α/(α+γ) и (α+γ) /у сопряжено с большими экспериментальными трудностями.

По результатам исследований длительно отожженных сплавов ниже 500 °С установлено образование интерметаллического соединения FeNi3 при содержании —74 % (ат.) Ni. Образование этого соединения связано с упорядочением γ-твердого раствора, причем температура упорядочения, по данным различных исследователей, находится в интервале 493-503±2 °С. Упорядочение γ-твердого раствора при соотношении компонентов 1 : 1 не было экспериментально подтверждено.

 При 345 °С протекает эвтектоидная реакция: γ↔α + FeNi3; эвтектоидная точка расположена при 52 % (ат.) Ni; твердый раствор на основе соединения FeNi3 обладает широкой областью гомогенности: —20% (ат.) при 300 °С.

Равновесное фазовое состояние сплавов, соответствующее диаграмме, как правило, не реализуется в производственных условиях быстрого охлаждения.

Источники:
1. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. Банных О. А., Будберг П.Б., Алисова С. П. и др. Металлургия, 1986 г.
2. Двойные и многокомпонентные системы на основе меди. под ред. Шухардина С.В. Наука, 1979 г.
3. Диаграммы состояния двойных металлических систем ред. Лякишева Н.П.Машиностроение, 1996-2000 г.