Metallurgy and New Materials Researches, Vol. VIII, No. 2/2000, p. 14-37, Romania
NOI FONTE TURNATE ŞI OŢELURI, ALIATE CU AZOT SUB PRESIUNE - REZULTATE, CONCLUZII ŞI PROGNOZE
NEW CAST IRONS AND STEELS ALLOYED WITH NITROGEN UNDER PRESSURE-EXPERIMENTAL RESULTS, DISCUSSION AND PROGNOSTICATIONS
Bogomil. V. KOLEV - Institute of Metal Science, Bulgarian Academy of Sciences, Bulgaria, REZUMAT/ABSTRACT; E-mail; b.v.kolev@abv.bg Scopul acestui articol este de a prezenta cercurilor tehnice bulgare şi internaţionale anumite rezultate ale cercetării ştiinţifice fundamentale şi aplicative obţinute оn urma cercetărilor efectuate de autor (un rezumat a peste 95 de rapoarte, 15 invenţii şi alte lucrări fundamentale şi aplicate), privind posibilităţile de producere, formarea structurii şi anumite proprietăţi ale aliajelor pe bază de fier, aliate cu azot, care conduc la formarea ulterioară a matricelor principale de la cele de bază cu producerea unor noi aliaje. De exemplu: ferită nealiată (fontă cenuşie turnată); unele austenite (oţeluri şi fonte turnate din sistemele Fe-Cr-Mn-C-N, Fe-Cr-Mn-C şi altele; produse feromagnetice (oţeluri şi fonte din sistemul Fe-Cr-C-(N) şi altele etc. Pe baza rezultatelor obţinute sunt trasate direcţiile viitoare pentru cercetările fundamentale şi aplicative ale secolului 21. Aceste rezultate pot fi nu numai aplicate оn practică, dar pot fi folosite pentru extinderea cunoştinţelor оn domeniul metalurgiei, ştiinţei materialelor şi metalelor. Aceste domenii ale ştiinţei au fost subliniate pentru prima oară ca fiind fundamentale (de către autorul acestui articol) оn concordanţă cu categoriile filozofice şi sunt capabile să conducă la оmbogăţirea cunoaşterii, oferind explicaţii pentru procesele naturale de bază, atвt cele vii cвt şi cele neanimate [1-7]. The objective of this report is to present to Bulgarian and to international technical circles some basic current scientific and applied results of the author"s investigations (summary of more than 95 reports and publications, 15 inventions and other scientific and applied works) on the possibilities for production, structure formation and some properties of N-alloyed Fe-based alloys lien to next starting of principal matrixes from the bases to production new alloys. For example: ferrite non-alloyed (grey cast irons); austenite one (steels and cast irons of the Fe-Cr-Mn-C-N, Fe-Cr-Mn-C and other systems); ferromagnetic (steels and cast irons of the Fe-Cr-C-(N) and other systems) etc. On the base of the obtained results, directions for the future fundamental and applied investigations in the next 21^s" century are outlined. These results may be applied not only in practice but they can be used for extending the knowledge in the field of metallurgy, metal and material science. These sciences have been pointed out for the first time by the author himself as fundamental ones in accordance with philosophic categories and are able to enrich the matter studying and from there on they will give the right directions for the explanation of basic natural processes, respectively organised and inanimate processes [1-7]. Key words: Cast iron, Ferrous alloys, Nitrogen alloying, Metal and material science, Sievert"s Law
1. REŢINEREA CANTITĂŢILOR DE AZOT SUB- ŞI SUPRA-ECHILIBRU (LA PRESIUNEA ATMOSFERICĂ) PRIN SOLIDIFICARE Primele cercetări оn domeniul "nitrurării оn volum" a topiturilor pe bază de Fe datează dinaintea şi din timpul celui de al doilea război mondial. Totuşi a existat o perioadă de оntrerupere a cercetărilor, cel mai probabil datorită dificultăţilor şi problemelor legate de introducerea unei cantităţi controlabile de azot supra-echilibru оn aliaj şi reţinerea acestuia la presiune atmosferică, evitвnd separarea оn starea liberă (a structurii) şi formarea de defecte, pori şi-cavităţi [8-13]. Posibilităţi reale de realizare a unui "boom" оn nitrurarea оn volum au fost create pe baza metodei bulgare de turnare cu contrapresiune de gaze şi tratarea materialelor, оn perioada 19601961 şi, оn special, după 1967-1968 [12]. Din acea perioadă datează cercetările autorului [11]. Examinarea procesului de solidificare a aliajelor pe bază de Fe cu azot оn intervalul de temperatură situat оntre starea lichidă şi cea solidă a dovedit că se poate produce un aliaj compact (turnat cu o masă definită) dacă, cantitatea G de topitură solidificată оn momentul formării primei bule de gaz (N₂) tinde către 1. Aceasta se poate оntвmpla la creşterea presiunii оn timpul procesului de solidificare. Concentraţia azotului оn topitură (intervalul de solidificare) este оn concordanţă cu Piichid [10-11]. La G=0, masa turnată conţine cantitatea maximă de defecte (apar pori). La G=l, masa turnată este compactă. G=l оn cazul оn care:
1. RETAINING OF UNDER- AND OVER-EQUILIBRIUM (TO THE ATMOS­PHERIC PRESSURE) NITROGEN QUANTITIES BY SOLIDIFICATION The first investigations in the field of "in volume nitriding" of Fe-based melts date back to the time before and during the 2""" World War. However, there was a period of interruption in the investigations most probably due to difficulties and problems related to the introduction of controllable over equilibrium quantities in the alloy and their retaining under atmospheric pressure avoiding separation in structure free state and formation of defects, pores and cavities [8-13]. Real possibilities for a "boom" in the volume nitriding have been created on the basis of Bulgarian method for gas-counter pressure casting and treating of materials, in the period 1960-1961 and especially after 1967-1968 [12]. Since then date back author"s investigations [11]. The examination of the solidification process of Fe-based nitrogen alloys in the temperature range within liquidus and solidus proved that compact (cast with definite mass) can be produced if solidificated melt quantity at the moment of first gas (Ni) bubble formation G tends to 1. This can happen with pressure increasing during solidification process. The nitrogen melt concentration (solidification range) is in accordance with Pn_qm(i [10-11]. By G=0 the cast is maximal defected (pores are available). By G=l the cast is compact. G=l, in case of:




 
A fost stabilită o consecinţă tehnologică a legii lui Sievert şi, conform părerii autorului, există doar o excepţie оn punctul eutectic "C" şi оn punctul "A" al diagramei constitutive. Ecuaţia (2) prezentată оn [13] a fost obţinută оn mod intuitiv din Balevski şi Dimov. Conform autorului, ecuaţiile (1) şi (2) sunt semnificative pentru explicarea fenomenului macrocosmic. De asemenea, ele sunt confirmate experimental [10-11], [15-24]. 2. SOLUBILITATEA AZOTULUI ŞI ABATEREA DE LA LEGEA LUI SIEVERT Pornind de la rezultatele şi analizele prezentate оn [11], [13], [17], [21], [29], din numărul de goluri grupate Ini, coeficientul de difuzie ΙΌΙ şi vвscozitate /η/ exprimate prin e"^E/RT, [5-6], [26], solubilitatea azotului conform legii lui Sievert N=N₀VP e"^E/RT poate avea forma:
A technological consequence of Sievert"s law has been found and, according to the author there is only exception in the eutectic point "C" and in the point "A"of the constitutional diagram. Equation (2) shown in [13] has been derived from Balevski and Dimov. According to the author, equations (1) and (2) are significant for explanation of macrocosmic phenomenon. They are also experimentally confirmed {10-11], [15-24]. 2.   NITROGEN      SOLUBILITY      AND DEVIA TION FROM SIE VERT"S LA W Beginning with the results and analysis in [11], [13], [17], [21], [29], from the number of cluster vacancies M, diffusion coefficient /D/ and viscosity /η/ expressed by e"^ERT, [5-6], [26], the nitrogen solubility according to the Sievert"s law Sievert N=N₀^/P e"^ERT can be presented as:

  No, ηο - coeficienţi, m - numărul atomic. Conform ecuaţiilor /2^a"^b"^c"/, cu creşterea presiunii /Ρ/, Ν creşte, pe de o parte, iar pe de altă parte n şi D scad iar η creşte. In consecinţă, Ν scade. Deci, prin creşterea presiunii azotului deasupra topiturii, solubilitatea azotului este efectul оnsumat al influenţei presiunii IVI, temperaturii ΓΤΙ, al lui n, m, D şi η. Solubilitatea este influenţată de elementele de aliere. Influenţa acestora asupra parametrilor topiturii /n, D, m, η/ trebuie să fie recunoscută. Pornind de la binecunoscuta relaţie D=RT/ln, 1 este parcursul liber al atomului şi din relaţia η=η_οε^Ρν°^/κ      pentru solubilitatea azotului s-a obţinut:

No, ηο - coefficients; m - atomic number. According to equations /2^a"^hx"/ with pressure /P/ increasing Ν rises on one hand, n and D decrease and η rises on other hand. As result Ν decreases. Therefore by nitrogen pressure increasing above the melt the nitrogen solubility is a summary effect of the influence of pressure /P/, temperature /T/, n, m, D and η. The solubility is influenced by the alloying elements. Their influence on the melt parameters M, D, m, η/ has to be recognised. Proceeding   from    the    well   known relation D=RT/ln, 1 is the atom free movement, and from the relation η=ηοδ   "        for the nitrogen solubility it was obtained:

 
Ecuaţia (2) demonstrează că influenţa totală a presiunii şi temperaturii este atвt pozitivă cвt şi negativă. Poate fi recunoscută de asemenea influenţa lui n, m, η şi D. Ν şi η cresc cu creşterea temperaturii. După atingerea temperaturii critice specifice pentru fiecare compoziţie chimică, clusterele η se transformă оn spaţii fără gaze/bule [5-7], [25]. Solubilitatea azotului scade ca rezultat al captării azotului оn bule şi al deplasării lui către suprafaţă. De exemplu, la.aliajul cu 15% Mn, 1,84% C, 20% Cr, la P_N =, 1 -10⁵ Pa şi P_tota| = 30-IO⁵ Pa şi la peste 1940 °C (evacuarea Mn), solubilitatea lui Ν scade astfel: 1940 °C - 0,429% N, 1960 °C -0,235% N, 2000 °C - 0,196% N. Ecuaţiile 2^a>b"^c· ^d pot explica abaterile observate de la legea lui Sievert [11], [13], [17], [21], [29]. Aceste ecuaţii permit dezvoltarea unor metode noi de determinare a solubilităţii şi de simplificare a calculării valorilor. Ecuaţia (2^d) poate fi folosită şi pentru alte gaze[3], [5-7], [25]. Dacă admitem că Ε = PV₀ şi χ = 1, legea lui Sievert poate fi prezentată simplificat astfel:
Equation (2) shows that the total influence of the pressure and temperature is both positive and negative. The influence of n, m, η and D can be recognised as well. With temperature increasing Ν and n rise. After reaching up a critical temperature specific for every chemical composition, cluster"s n turns in bubble/free gaze space/ [5/7], [25]. The nitrogen solubility decreases as result of solute nitrogen extraction in the bubble and its motion toward the surface. For example: alloy with 15% Mn, 1.84% C, 20% Cr under P_N = 1-10⁵ Pa and P_mal = 30-10⁵ Pa above 1940 "C (Mn exhaustion), Ν solubility decreases: 1940 °C - 0.429% N, 1960 °C -0.235% N, 2000 "C - 0.196% N. Equations Τ *■ ^c" ^d can explain the observed deviations from the Sieverfs law [11], [13], [17], [21], [29]. These equations allow the development of new methods for solubility determination and simplification of the calculated values. (2^d) can be used for other gases as well [3], [5-7], [25]. If we admit Ε = PV₀ and χ = /, the Sieverts law could be presented in a more simple way:
N = N₀Pe-^p"^v»^/RT
3. ABSORBŢIA VOLUMICĂ A AZOTULUI ŞI CAPACITATEA DE REŢINERE A MATRICILOR METALICE DE BAZĂ Conform rezultatelor experimentale: 3.1. Matrice feritică (Se = 0,9) - fonta cenuşie de turnare Conform datelor publicate, a fost atins un conţinut de 0,02-0,03% Ν [11]. Cercetarea autorului arată că se pot obţine pвnă la 0,08-0,1% Ν la o presiune.de 35-45-10⁵ Pa [10], [11], [15], [18], [22]. Cantitatea de azot absorbită este corespunzătoare cantităţii din diagramele de echilibru Fe-N şi Fe-(Me)-C-N [10-18], [21]. Prin introducerea elementelor formatoare de nitruri (FeMn nitrurat, cu un conţinut de aproximativ 5,5% N) este valabilă următoarea relaţie:
3. IN VOLUMETRIC NITROGEN INCORPORATION AND RETAINING CAPACITY OF BASIC METAL MATRIXES According to experimental results: 3.1. Ferrite matrix (Sc = 0.9) - grey cast iron According to published data capacity up to 0.02-0.03% Ν has been reached [11]. Author"s research shows under pressure within range 35-45-10⁵ Pa up to 0.08-0.1% Ν can be reached [10], [11], [15], [18], [22]. Incorporated nitrogen quantity corresponds to the nitrogen quantity according to the constitutional Fe-N and Fe-(Me)-C-N diagrams [10-10], [21]. By introduction of nitride forming elements (nitrated FeMn with approximately 5.5% Ν-content) the following relation is valid:
Ig 58.8 C_N = 0.14 C_Mn                                                                                                                  (3)
unde C_N este conţinutul de azot оn %; G_Mn este conţinutul de Mn оn %, [18]. Gradul de absorbţie a azotului, ru exprimat prin cantitatea de feroaliaj azotat introdusă, (q) este:
where C_N is nitrogen content in %; C_Mn is Mn-
contentin% [11], [18].                             | Nitrogen incorporation degree " η_Ν expressed with quantity (q) of introduced nitrator is as follows:
η_Ν = 20.4+ 14.578 q- 4.456 q² [11], [18]                                                 (4)
3.2. Matrice austenitică - Aliajele din sistemul Fe-Cr-Mn-C-N Conţinutul maxim de azot interstitial nu depăşeşte 1,5-2,2%, conform ultimelor cercetări ale autorului [11], [19], [21], [16]. Solubilitatea maximă оn soluţie solidă γ corespunde probabil diagramelor de echilibru Fe-N şi Fe-(Me)-C-N. Reţelele cvc şi cfc, оn anumite condiţii termodinamice şi cinetice ale stării de echilibru, absorb şi reţin, probabil, atвţia atomi de azot cвte vacanţe există оn reţeaua respectivă [ΙΟ­Ι 1], [15], [16], [18-17], [21]. Absorbţia azotului sub influenţa carbonului din soluţia solidă γ, aliată (austenita) şi la o presiune de 40-45-IO⁵ Pa se supune legii pentru Fe-α lichid la o presiune de 0,79·10⁵ Pa [11, 17]. Influenţa carbonului asupra absorbţiei de oxigen şi hidrogen este similară [6, 11]. 4. REZUMATUL UNOR CERCETĂRI ASUPRA STRUCTURII Din motive inexplicabile, eforturile cercetătorilor ştiinţifici sunt concentrate asupra producerii oţelurilor inoxidabile deformabile şi a celor durificate prin precipitare [9], [14], [25]. Practic, nu dispunem de informaţii despre aliajele turnate aliate cu azot şi mai ales despre cele cu conţinut de azot peste cel de echilibru. Conform părerii autorului, posibilităţile de producere a unor astfel de noi aliaje turnate sunt destul de mari.
3.2. Austenite matrix - Alloys of Fe-Cr-Mn-C-N system Maximum nitrogen interstitial does not exceed 1.5-2.2% according to recently examination of the author [11], [19], [21], [16]. The maximal solubility in γ-solid solution probably corresponds to the Fe-N and Fe- (Me) -C-N constitutional diagrams. Space-centred and face-centred lattice under definite thermodynamically and kinetic conditions of the equilibrium state probably incorporate and retain as many nitrogen atoms as is the number of vacancies in the correspondent lattice [10-11], [15], [16], [18-17], [21]. The nitrogen incorporation under influence of carbon from alloyed γ-solid solution (austenite) and under pressure within the range 40-45"-Iff Pa obeys the law for liquid a-Fe under a pressure ofO. 79-10^s Pa [11, 17]. The dependence of carbon influence on oxygen and hydrogen incorporation is similar (6, 11]. 4. SUMMARY OF SOME INVESTIGA TION RESUL TS ON THE STR UCTURE For unexplainable reasons the efforts of scientists are concentrated on the production of deformable stainless and dispersion-hardening steels [9], [14], [25]. Information on cast nitrogen and especially on over equilibrium nitrogen alloys is practically non-available. According to the author"s point of view the possibilities for producing of such new casting alloys are considerable greater.
4.1. Fonta cenuşie de turnare (Se = 0,9) La o presiune care cre

Metallurgy and New Materials Researches, Vol. VIII, No. 2/2000, p. 14-37, Romania
NOI FONTE TURNATE ŞI OŢELURI,ALIATE CU AZOT SUB PRESIUNE -REZULTATE, CONCLUZII ŞIPROGNOZE
NEW CAST IRONS AND STEELSALLOYED WITH NITROGEN UNDERPRESSURE-EXPERIMENTAL RESULTS,DISCUSSION AND PROGNOSTICATIONS
Bogomil. V. KOLEV - Institute of Metal Science, Bulgarian Academy of Sciences, Bulgaria,
E-mail:b.v.kolev@abv.bg

Continuation (sequet)

4.1. Fonta cenuşie de turnare (Se = 0,9)
La o presiune care creşte în intervalul 18-36-10" Pa variaţiile structurii fontelor cenuşii nu diferă calitativ de cele publicate, referitoare la presiunea atmosferică de 0,79•IO3 Pa [10-11], [15]. Au fost găsite diferenţe cantitative la presiuni mai mari în ceea ce priveşte conţinutul de azot [10-11], [15]. Microduritatea grafitului şi a perlitei creşte [11, 15]. A fost observată o finisare a grăuntelui de grafit până la dimensiuni care permit coagularea şi fisurarea eutecticului fosforos [10-11], [13], [15], [18], [23], [27].
4.2. Aliaje din sistemele Fe-Cr-Mn-C-N şi
Fe-Cr-Mn-C
Aceste sisteme nu sunt studiate, cu excepţia unghiului ascuţit, care este arătat în fig. 1-3. în particular, nu există informaţii despre un conţinut de carbon de peste 0,1-0,4% [9], [11], [14-24], deşi sistemele au fost studiate pe intervale largi în ceea ce priveşte variaţia componentelor de aliere de bază: (de la 0,1 până la 4% C; de la 0 până la 30% Cr; de la 0,01 până la 1(2)% N; de la 10-28% până la 0,4% Mn) cu şi fără aliere suplimentară. Structurile au fost examinate după turnare, omogenizare şi căi ire. In general, structura poate fi evaluată ca o reacţie în fază solidă. Partea stângă a acestei reacţii prezintă structura după turnare. Partea dreaptă prezintă structura după omogenizare-călire.

4.1. Grey cast iron (Sc = 0,9)
Under pressure increasing within range 18-36-10J Pa the structure variations in the grey cast irons are not qualitative different from the published ones related to the atmospheric pressure of 0.79-10^ Pa [10-11], [15]. Quantitative differences for higher pressures, nitrogen respectively are found [ΙΟ¬Ι 1], [15]. Graphite and per lite micro hardness increase [11, 15]. A grain refinement of graphite to a degree which enables coagulation and a fracturing of the phosphate eutecticum have been observed [10-11], [13], [15], [18], [23], [27].
4.2. Alloys of the Fe-Cr-Mn-C-N and
Fe-Cr-Mn-C systems
These systems are unstudied with exception of the sharp angle shown in figs. 1-3. Particularly they are not information for the range over 0.1-0.4% C [9], [11], [14-24], though the systems have been investigated in a wide range of basic component variation alloying: of 0,1 to 4% C, of 0 to 30% Cr, of 0.01 to 1(2)% N, of 10-28% to 0.4% Mn) with and without additional alloying. The structures have been examined after casting, homogenisation and quenching. In general the structure may be evaluated as solid phase reaction. The left side of this reaction presents the structure after casting. The right side presents the structure after homogenisation-quenching.






unde Ynesaturatâ este soluţie solidă nesaturată, iar Y'saturată este cea saturată; MexCy şi MekCi sunt carburi primare stabile sau instabile termodinamic, iar în al doilea rând (eutectic), conform cantităţii şi afinităţii elementelor formatoare de carburi, Me3C este dizolvată, Me7C3 şi Me23C6 sunt stabile, MexCy >MekC1>MexNy>0; carbonitrurile de tipul Mex(CN)y sunt obţinute prin alierea suplimentară cu V sau după creşterea presiunii;

where yunsaturaied is unsaturated solid solution and γ'saturated is saturated one; MexCy and MeyCi are primary thermodynamically stable or unstable carbides, secondary (eutectic) according to the carbide forming elements quantity and affinity, Me3C is dissolved, MejCs and Me2iC6 are stable, MexCy >MekC/>MexNy>0; carbon-nitrides ofMex(CN)y type are obtained by additional alloying with V or after pressure increasing; for intermetallic

pentru compuşii intermetalici este valabil MeMe' > /MeMeV" > 0; pentru fazele feritice (magnetice) este valabil α > α' > 0; pentru fazele σ, înainte şi după omogenizare şi călire, este valabil σ > σ' > 0. Zona y'samrats este largă şi ea devine mai stabilă în timpul omogenizării, cantitatea de MexCy descreşte, iar MexNy este dizolvată, fiind instabilă termodinamic. Conţinuturile MeMe', α, σ se reduc. Atomii de azot şi carbon absorbiţi în soluţia solidă γ cu reţea cfc lărgesc zona austenitică şi stabilizează soluţia solidă γ [11], [16-24].
Au fost determinate zonele de fază care permit elaborarea unor aliaje noi, din sistemele Fe-Cr-Mn-C-N şi Fe-Cr-Mn-C (fig. 1, 3) [11], [19-22]. Curbele din fig. 3 sunt, probabil, identice cu liniile SE. Prin reducerea conţinutului de C, punctul eutectoid se deplasează spre dreapta, în zona cu conţinut mai mare de C şi coboară spre zona cu temperaturi mai scăzute. Solubilitatea maximă a carbonului la temperatura eutectică este de 1,7-2,2%. Solubilitatea maximă a carbonului trebuie să fie imediat sub temperatura eutectoidă, din cauza liniei SE înclinată spre stânga. Mn are o influenţă contrară. Prin reducerea conţinutului de Mn până la 0%, punctul eutectoid se deplasează spre stânga, în zonele cu conţinut mai mare de C şi urcă spre zonele cu temperaturi mai mari. Cu toate variaţiile de concentraţie, punctul Ε este situat în intervalul 1,7-2,2% (fig. 1-3) [11, 17, 19].
în aliajele din sistemul Fe-Cr-Mn-C, MexNy nu au fost evidenţiate în partea stângă (5). Aceste forme cu Ynesamratâ sunt perlita nemagnetică din aliajele sistemelor care conţin azot [21]. Perlita nemagnetică, în (5), poate fi formată de ynesaturata + MexCy (eutectoid) la o viteză scăzută de răcire, ca şi de YneSaturata + MexCy (secundar) + MexNy. Fazele de tipul Me3C (Fe3C, Fe3CN), Fe4N sunt feromagnetice, iar cele de tipul Me7C3, Me23C6, Me2N (Cr2N, Fe2N) sunt paramagnetice (nemagnetice), înregistrarea acestor pseudoeutectoide constituie o contribuţie la ştiinţa metalelor [11, 22].
S-a stabilit pentru prima dată că, după omogenizare şi călire, austenita aliată poate fi observată ca soluţie solidă suprasaturată de C, N, EC + Ν în α-Fe (martensită).

compounds is valid MeMe ' >/MeMe'/" > 0; for ferrite (magnetic) phases is valid a > a' > 0; for σ- phases before and after homogenisation and quenching is valid σ > σ' > 0. γ'saturated region is widened and becomes more stable during the homogenisation, MexCy-quantity decreases and MexNy is dissolved as thermodynamically unstable. MeMe'-, α-, σ-content decreases. The nitrogen and carbon atoms incorporated in the γ-solid solution face-centred lattice widen the austenite region and stabilise the γ-solid solution [11], [16-24].
Phase regions allowing producing of new alloys of Fe-Cr-Mn-C-N and Fe-Cr-Mn-C systems are determined (fig. I, 3) [11], [19-22]. Probably the curves on fig. 3 are identical to the SE-lines. With C-content decreasing the eutectoide point moves right to higher C-content region and downwards to lower temperature region. The maximal carbon solubility by the eutectic temperature is within the range of 1.7 up to 2.2%. The maximal nitrogen solubility has to be under near eutectoide temperature because of the left inclined SE-line. Mn has an opposite influence. With the Mn-content decreasing to 0% the eutectoide point moves left to higher C-content regions and upwards to higher temperature regions. Probably by all concentration variations Ε-point is situated within the range ofl. 7 up to 2.2% (fig. 1-3) [11, 17, 19].
In the alloys of system Fe-Cr-Mn-C, MexNy are not found in the left side of (5). These forms with Yunsamrmed are non-magnetic perlite in the alloys of the systems with nitrogen content [21]. Non-magnetic perlite in (5) can be formatted by ymsa,ura,ed + MexCy (eutectoide) under low rate cooling, as well as by Yunsaturated + MexCy (secondary) + MexNy The phases of MejC (Fe3C, Fe^CN), Fefl type are ferromagnetic and of these of Me-C3, MejiCc Me2N (Cr2N, Fe2N) are paramagnetic (nonmagnetic). The registration of these pseudo eutectoids is a contribution to the metal science [11, 22].
For the first time it was established that after homogenisation and quenching the alloyed austenite can be observed as supersaturated solid solution of C, N, EC + Ν in a-Fe (martensite).

în α-Fe sunt mai puţine vacanţe decât în γ-Fe (reţea cfc) şi, ca urmare, tensiunea şi energia potenţială sunt mai mari în martensită decât în γ-Fe călită. Aceasta determină proprietăţile materialului după călire, diferenţele şi similitudinile, ca şi procesele ulterioare de tratament termic: îmbătrânire artificială sau revenire. în general, şi martensită şi austenita călită se formează ca rezultat al alunecării dislocaţiilor, Martensită se caracterizează printr-o densitate mare a dislocaţiilor şi blocarea deplasării dislocaţiilor, ceea ce are ca rezultat o durificare maximă. Se observă imperfecţiuni ale ordonării dislocaţiilor la austenita aliată călită. Procesul de durificare nu este blocat complet şi el poate continua în timpul răcirii la temperaturi negative sau la deformare. Concluziile trase constituie o contribuţie la ştiinţa metalelor şi pot fi utile la expunerea teoriei despre transformarea martensitei [21], [28].
5. STABILITATEA TERMICĂ A ALIAJELOR AUSTENITICE DIN SISTEMELE Fe-Cr-Mn-C-N ŞI Fe-Cr-Mn-C
Datele publicate se referă la oţelurile inoxidabile de tipul X18AG12. Oţelurile au fost studiate după omogenizare, călire şi deformare plastică. Nu dispunem de date referitoare la cercetarea aliajelor turnate cu conţinut mare de carbon şi scăzut de crom comparativ cu oţelurile inoxidabile [11], [14], [25].
Se pot adăuga următoarele la contribuţia prezentată în lucrările [17] şi [22]. îmbătrânirea se observă la toate aliajele prezentate în fig. 1-3 -în timpul încălzirii şi răcirii, după omogenizare şi călire, din cauza rezistenţei termice scăzute. Acest proces este caracterizat de segregarea fazelor de nitruri, carburi şi carbonitruri separat sau în combinaţie. Pe lângă aceasta, s-a observat o sărăcire a soluţiei solide iniţiale, cu sau fără transformare polimorfă, conform compoziţiei chimice.

They are less vacancies in a-Fe than in γ (face centred lattice)-Fe and as a result stress and potential energy in martensite are higher than in the quenched γ-Fe. This fact determines the properties of the material after quenching, the differences and similarities, as well as the processes under next heat treatment: artificial ageing or tempering. Generaly both martensite and quenched austenite are formed as a result of dislocations slip. The martensite is characterised by high dislocation density and blocking of dislocation replacement resulting a maximal hardening. Imperfections in the dislocation order by quenched alloyed austenite are observed. The hardening process is not completely blocked and it can continue under cooling at negative temperatures or deformation. The drawn conclusions are a contribution to the metal science and may be of use in expounding the theories of martensite transformation [21], [28].
5. THERMAL STABILITY OF THE A USTENITE ALLOYS OF Fe-Cr-Mn-C-N AND Fe-Cr-Mn-C SYSTEMS
The published data concern the stainless steels of X18AG12-type. The steels have been investigated after homogenisation, quenching and plastic deformation. Data related to investigation of casting alloys with higher carbon and lower chrome concentration compared to the stainless steels are non-available [11], [14], [25].
The following may be added to the contributions presented in [17] and [22]. Ageing is observed in all of the alloys shown on fig. 1-3 during heating and cooling after homogenisation and quenching because of their thermal non-suitability. This process is characterised by segregation of nitride, carbide and carbon-nitride phases separately or in combination. Beside that impoverishment of the initial solid solution with or without polymorphic transformation according to the chemical composition have been observed.


5.1. Revenirea martensitei
Soluţia solidă α suprasaturată, de C, N, ZC + Ν se transformă în compus ferito-cementitic prin difuzia produşilor de disociere, care au diferite grade de dispersie. Structurile feromagnetice sunt de tip feromagnetic clasic. Reacţia în fază solidă este următoarea:

5.1. Martensite tempering
The supersaturated α-solid solution of C, N, ZC + Ν transforms in ferrite-cementite compound of diffusion dissociated products with different dispersity degrees. The ferromagnetic structures are of classical ferromagnetic type. The solid phase reaction is as follows:



5.2. Oţeluri inoxidabile austenitice călite şi
aliaje situate deasupra liniei haşurate
din fig. 1.
Soluţia solidă suprasaturată de C, N, ZC + N, în Fe-γ, se transformă prin îmbătrânire artificială (revenire) într-o structură nemagnetică, bifazică. Se observă soluţia solidă sărăcită şi formarea Me23C6 şi a nitrurilor de tipul Me2N care conţin probabil Cr formator de ferită. Acest lucru se poate explica prin cantitatea mai mare de Cr, afinitatea mai mare a Cr comparativ cu cea a Mn formator de austenită şi prin coeficientul de difuzie mai mare al Cr comparativ cu cel al Mn, care determină o mobilitate mai mare a atomilor de Cr. Se formează perlită nemagnetică. Procesul se desfăşoară în intervalul de temperaturi de 600°-1000°C, conform reacţiei ysaturată + segregaţii (perlită).
5.3. Aliaje slab aliate (conţinut de Cr sub 5-
6%) austenitice călite, situate sub linia
orizontală haşurată din fig. 1.
Conform compoziţiei chimice (în special, conform conţinutului de Mn), temperaturii şi duratei de menţinere în intervalul 800°-900°C, soluţia solidă γ suprasaturată în C, N, IC + Ν se transformă în structură nemagnetică bifazică, în structură trifazică cu fază feromagnetică α bine definită sau într-o structură bifazică, aproape 100% feromagnetică. Aceasta se poate explica astfel: cantitatea predominantă de Mn (element de stabilizare şi de formare a austenitei) determină afinitatea şi mobilitatea mai mare faţă de C după epuizarea capacităţii cromului.

5.2. Quenched austenite stainless steels and
alloys situated above horizontal hatched
line on fig. 1.
Supersaturated solid solution of C, N, ZC + Ν in γ-Fe transforms by artificial ageing (tempering) in di-phase non-magnetic structure. The impoverished solid solution and formation of Me2iC6 and nitrides of Me2N type probably containing ferrite forming Cr is observed. This can be explained by the higher Cr quantity, the higher affinity of Cr compared to that of austenite forming Mn, the higher diffusion factor of Cr compared to that of Mn, which determines higher mobility of Cr-atoms. Non-magnetic pearlite is formed. The process develops within the temperature range 600°-1000°C according to the reaction Ysatwaled + segregations (pearlite).
5.3. Quenched austenite low-alloyed (Cr-
content under 5-6%) alloys situated below
horizontal hatched line on fig. 1
According to the chemical composition (especially to the Mn-content), temperature and retaining time within range 800-900°C the supersaturated solid solution of C, N, ZC + Ν in /-solid solution transforms in di-phases non¬magnetic structure, tri-phases structure with definite ferromagnetic (a)-phase or in di-phase almost 100% ferromagnetic structure. This may be explained as follows. The dominant Mn-quantity (stabilisation and austenite forming element) determinates the higher affinity and mobility to C manifested after exhausting ofCr-capacity.

Fazele nemagnetice de tip Me23C6 conţin Cr. Unele reacţii posibile in fază solidă sunt de tipul următor:

The non-magnetic phases ' of Me23C6-type contain chrome. Some possible solid phase reactions are as follows:






Prin creşterea temperaturii (timp de echilibru), acelaşi aliaj poate suferi diferite reacţii în fază solidă. Acest lucru este valabil şi pentru încălzirea până în zona austenitică şi pentru răcire, unde T4 > T3 > T2 > T;.

With temperature increasing
(equilibrium time) one and same alloy can pass over various solid phase reactions. This is valid for both heating up to the austenite region and cooling where T4 > 7j >T2 > T/.






De exemplu: oţeluri (cu peste 22% Μη) —> (perlită nemagnetică) γ + Me3C; oţeluri (cu până la 15-20% Μη) -> α + γ + Me3C (perlită magnetică şi nemagnetică); oţeluri instabile (cu sub 9-10% Mn) şi 11 OG 13 -> (perlită magnetică) α[γ] + Me3C(+Me23C5 în prezenţa Cr).
Stabilitatea (instabilitatea) termică depinde de cantitatea şi gradul de suprasaturare a elementelor formatoare de austenită (elemente interstiţiale - C, N, EC + Ν şi elemente de substituţie (inhibitori de proces) - Mn, Ni, Co, Cu, Zn), de cantitatea, afinitatea, mobilitatea (factorul de difuzie) elementelor formatoare de carburi şi nitruri, de curbele "C", care determină dimensiunea, forma, distribuţia şi gradul de dispersie [11], [21-24], [28]. Procesul se desfăşoară spre reacţiile de echilibru care corespund secţiunilor transversale politermice de pe diagramele de echilibru. Aceste procese se desfăşoară în condiţii de răcire în formă, după omogenizare şi călire şi depind de viteza de răcire, iar la încălzire - de îmbătrânirea artificială şi revenire [1], [17], [20-22], [24], [28]. Conform părerii autorului, înţelegerea acestor procese are o valoare filozofică fundamentală [1-7]. îmbătrânirea artificială îmbunătăţeşte proprietăţile de rezistenţă şi diminuează plasticitatea, conform cu reacţia fază solidă, nivelul de segregaţii şi distribuţia acestora.

For example: steels (with over 22% Mn-content) -> (non-magnetic pearlite) γ + Me3C; steels (with up to 15-20% Mn-content) —> a + γ + Me3C (magnetic and non-magnetic pearlite); unstable steels (with under 9-10% Mn-content) and 110G13 —> (magnetic pearlite) α[γ] + Me3C(+Me23C6 by Cr-presence).
The thermal stability (instability) depends on the quantity and supersaturating degree of the austenite-forming elements (introduction elements - C, N, IC + Ν and substitution elements (process inhibitors) - Mn, Ni, Co, Cu, Zn), on the quantity, affinity, mobility (diffusion factor) of the carbide- and nitride-forming elements, on "C"-curves determining size, form, distribution and dispersion degree [11], [21-24], [28]. The process develops to equilibrium reactions corresponding to the polythermic cross-sections in the constitutional diagrams. These processes develop under cooling in the mould, after homogenisation and quenching depending on the cooling rate and under heating - artificial ageing and tempering [1], [17], [20-22], [24], [28]. According to the author comprehension of these processes has profound fundamental philosophic value [1-7]. The artificial ageing improves strength properties and deteriorates plasticity according to the solid phase reaction, segregation quantity and their dispersion capacity.

Rezistenţa la uzură se reduce în comparaţie cu soluţia solidă călită şi, de asemenea, unele proprietăţi de rezistenţă la coroziune (rezistenţa Ia oxidare). Procesele menţionate mai sus sunt reversibile; dizolvarea inversă începe în timpul încălzirii la temperaturi corespunzătoare zonei austenitice. Procesul continuă până când se atinge starea de echilibru pentru temperatura respectivă. Disocierea soluţiei solide suprasaturate de N, C, EC + Ν în Fe-γ se desfăşoară mai lent în .comparaţie cu aliajele nealiate, care formează soluţie solidă de N, C, ZC + Ν în Fe-cc (martensită), probabil, din cauza elementelor de frânare. Aceasta se poate explica prin energia potenţială mai mare a martensitei [11], [20-22], [28]. A fost dezvoltată o ipoteză pentru stabilitatea termică, care permite obţinerea unor aliaje noi cu proprietăţi bine definite, cum ar fi rezistenţa la cald şi la coroziune etc., în combinaţie cu caracteristici mecanice şi rezistenţă la uzură de asemenea bine definite. Pe această bază, se pot produce materiale nemetalice cu proprietăţi mai bune, din carburi, nitruri aliate special etc., produse pentru implant.
6. PROPRIETĂŢI MECANICE, REZISTENŢA LA UZURĂ. REZULTATE GENERALE
Datele publicate se referă în special la oţelurile inoxidabile deformabile. Practic, nu sunt disponibile informaţii despre aliajele turnate cu conţinut mare de carbon (peste 0,1-0,4%), din sistemul Fe-Cr-Mn-C-N, cu şi fără azot chiar cu conţinut de azot mai mare decât cel de echilibru în fontele cenuşii turnate.
6.1. Fonta cenuşie turnată (Se « 0,9)
Ca rezultat al punctelor 1-4, modificările structurale menţionate după tratamentul cu Ν, Μη şi Fe-B îmbunătăţesc proprietăţile de rezistenţă şi rezistenţa la uzură a aliajelor [10-11], [13], [15], [18], [23], ecuaţia (11). După introducerea azotului la o presiune de 6/18103 Pa, rezistenţa la rupere (σΒ) creşte cu 17-25% în comparaţie cu rezistenţa după tratamentul similar la o presiune de 0,79• 105 Pa şi, mai ales, în comparaţie cu fonta turnată iniţială, netratată.

The wear-resistance deteriorates compared to the quenched solid solution and some corrosion-resistance properties (oxidation resistance) deteriorate too. The above mentioned processes are reversible; the inverse dissolution begins under heating to temperatures corresponding to the austenite region. The process continues as far as the equilibrium state for the corresponding temperature is reached. The dissociation of supersaturated solid solution of N, Q EC + Ν in γ-Fe flows slower compared to the unalloyed alloys formatting solid solution ofN, C, EC + Ν in a-Fe (martensite) probably due to the presence of hindering elements. This may be explained by the higher potential energy of martensite [11], [20-22], [28]. A hypothesis for the thermal stability was developed which enables obtaining of new alloys with definite properties such as warm- and corrosion resistance etc. in combination with definite mechanical parameters and wear resistance. On this base non-metal materials with better properties can be produced from special alloyed carbides, nitrides etc., implanting phases.
6. MECHANICAL PROPERTIES, WEAR-RESISTANCE. GENERAL RESULTS
The published data are related mainly to stainless deformable steels. Information on cast alloys with high carbon concentration -over 0.1-0.4%, of Fe-Cr-Mn-C-N system with and without nitrogen and with over equilibrium nitrogen concentration in the grey cast irons is practically non-available.
6.1. Grey cast iron (Se &0.9)
As result of the point 1-4 mentioned structure changes after treatment with Ν, Μη and Fe-B, the strength properties and wear resistance of the alloys are improved [10-11, 13, 15, 18, 23], equation (11). After the nitrogen introduction under pressure of 6/1810y Pa the tensile strength (σΒ) increases with 17-25% compared to the similar treatment under pressure of 0.79-10^ Pa and more compared to the initial untreated cast iron.

σΒ = 16.3 + 10.6 CM„; atncovoiere,Aenitos = 38.58 + 20.26 CMn; HB = 204.86 + 23.025 CMn (11)

unde: Gîncovoiere - rezistenţa la încovoiere; HB -duritatea; CMn - conţinutul de Μη, % de greutate.
Ecuaţia CN = f(CMn) a fost prezentată mai sus ca ecuaţia (3), unde CN este conţinutul de N, % de greutate. S-au obţinut fonte cenuşii turnate, cu un conţinut de Mn de până la 1,5-3% şi tratate suplimentar cu B, cu proprietăţi de rezistenţă comparabile şi chiar mai bune şi cu rezistenţă la uzură comparabilă cu cea a fontelor turnate Mechanite [10-11], [13], [15], [18], [23], [27].
6.2. Aliaje austenitice din sistemele Fe-Cr-Mn-C-N şi Fe-Cr-Mn-C
Au fost studiate compoziţiile după omogenizare şi călire din zonele γ, γ+Κ (fig. 1-3), situate deasupra şi sub linia orizontală haşurată din fig. 1. Creşterea C, N, XC + Ν îmbunătăţeşte proprietăţile de rezistenţă ale ambelor sisteme, Fe-Cr-Mn-C-N şi Fe-Cr-Mn-C. Plasticitatea se reduce [11], [19], [20-22], [24], [28]. Suma IC + Ν fiind constantă, aliajele din zona γ (fig. 1) au o plasticitate (δ) mai bună la un conţinut mai scăzut de carbon [11], [21], [22], [24]. Ţinând cont de rezultate, se poate trage concluzia că aliajele pe bază de Fe de un anumit tip calitativ, cu aproximativ aceiaşi parametri cantitativi se pot obţine prin cel puţin trei procese metalurgice generale: numai cu azot, numai cu carbon şi cu EC + Ν la diferite rapoarte C/N şi N/C, suma lor fiind constantă. Ţinând seama de cele spuse anterior, putem vorbi despre oţeluri cu conţinut de azot (fără carbon sau cu 0,05-0,1% carbon), fonte turnate, aliaje feritice, despre aliaje cu carbon (convenţionale), în care rapoartele C/N şi N/C pot fi variate, suma fimd constantă. Indicarea tipurilor aliajelor este: nealiat, slab aliat, mediu aliat şi înalt aliat [11], [15-24]. C şi N, separate sau împreună, determină durificarea austenitei după omogenizare şi călire. Cr, Mn şi Ρ îmbunătăţesc rezistenţa la uzură datorită influenţei azotului asimilat [11], [15-24], [28]. Aliajele din zona γ+Κ au o rezistenţă la uzură mai bună decât cele pur austenitice.

where: ahendms, - bending strength; HB -hardness; CM,, - Mn content, % w.p.c.
The equation CN = f(C,uJ shown above related to (3), where CN is Ν content, % w.p.c. The grey cast irons with Mn-content up to 1.5-3%w.p.c. additional Β treated, with comparable and better strength properties and wear resistance compared to the Mechanite cast iron are obtained [10-11], [13], [15], [18], [23] [27].
6.2. Austenite alloys of the Fe-Cr-Mn-C-N and Fe-Cr-Mn-C systems
The compositions after homogenisation and quenching of γ γ+Κ regions on figs. 1-3 situated above and under horizontal hatched line on fig. 1 have been investigated. The increasing of C, N, IC + Ν improves strength properties in both Fe-Cr-Mn-C-N and Fe-Cr-Mn-C system. The plasticity deteriorates [11], [19], [20-22], [24], [28]. Alloys of /-region on fig. 1, the sum EC + Ν being constant, have better plasticity (δ) by lower carbon content [11], [21], [22], [24]. Considering the results it may be concluded that certain type of Fe-based alloys qualities of approximately one and the same quantitative parameters can be produced by means of at least three general metallurgical processes: only with nitrogen, only with carbon and with IC + Ν at various C/N and N/C ratios, the sum being constant. In view of the aforesaid we can speak about nitrogen (carbon-free or carbon contents 0.05-0.1%) steels, cast irons, ferrite alloys, about carbon alloys (conventional ones) in which the C/N and N/C ratios can be varied, the sum being constant. Type indication of the alloys is respectively: unalloyed, low, middle and high alloyed [11], [15-24]. C and N, separately or in combination, result austenite hardening after homogenisation and quenching results. Cr, Mn and Ρ improve the wear resistance due to influence of the accumulated nitrogen [11], [15-24], [28]. The alloys of the γ+Κ region have better wear resistance than purely austenite ones.

în contrast, plasticitatea şi rezistenţa lai şoc sunt mai proaste, conform caracteristicilor carburilor Κ înglobate în matricea austenitică dură şi se sparg greu prin uzare. Nitrurile sunt mai fine decât K, înglobate mai uşor şi se sparg cu uşurinţă prin uzare. Acestea au acţiune lubrifiantâ. Modificările structurale prin îmbătrânire artificială determină reducerea rezistenţei la uzură în comparaţie cu starea călită, în funcţie de gradul de transformare a ambelor soluţii solide suprasaturate de C, N, EC + Ν şi soluţia solidă γ (Fe-γ) [11], [17], [19], [20-22], [24], [28]. Răcirea la temperaturi negative îmbunătăţeşte rezistenţa la uzură.
7. DOMENII DE APLICARE
7.1. Fonte cenuşii turnate
Fontele cenuşii turnate se pot utiliza la fabricarea pieselor mecanice cu rezistenţă mare, rezistenţă la uzură şi prelucrabilitate bună la aşchiere, acestea reducând greutatea părţilor mecanice şi a maşinilor. Fontele cenuşii turnate îşi pot găsi utilizarea ca înlocuitor al fontei turnate Mechanaite la fabricarea corpurilor maşinilor de prelucrare a metalului, la îmbunătăţirea rezistenţei la uzură a batiului strungului, la fabricarea pieselor hidraulice şi ale motorului etc. [10-11], [13], [15], [18], [23], [28].
7.2. Aliaje austenitice din sistemele
Fe-Cr-Mn-C-N şi Fe-Cr-Mn-C
Aceste aliaje pot fi utilizate la fabricarea părţilor deformabile neprelucrabile ale sculelor aşchietoare, a pieselor turnate care funcţionează în condiţii de abraziune, hidroabraziune, abraziune prin şoc, uzură mecanică, eroziune, cavitaţie etc. [11], [16-22], [28]. Sunt descrise modurile de operare care îmbunătăţesc prelucrabilitatea. Oţelurile au fost obţinute cu o limită de curgere (σΟι2) de 1,5-2 ori mai mare decât a oţelului Hatfield 110G3L şi cu o rezistenţă mai bună de 2-3 ori (în unele cazuri, de 4-5 ori). Aceleaşi oţeluri prezintă o limită de curgere de 3,5-4 ori mai mare şi o rezistenţă la uzură cu mult mai mare decât oţelurile austenitice de tip 1X18H9TL [17], [21-22], [24], [28].

In contrast the plasticity and impact toughness are worse according to the characteristics of Κ captured by tough austenite matrix and are hard breakable by wearing. The nitrides are sifter than K, weaker captured and easy breakable under wearing. They have lubricant action. Structure changes by artificial ageing result deterioration of the wear resistance compared to the quenched state depending on dissociation degree of both supersaturated solid solution of C, N, EC + Ν and /-solid solution (γ-Fe) [11], [17], [19], [20-22], [24], [28]. The negative temperature cooling improves wear resistance.
7. APPLICATION FIELDS
7.1. Grey cast irons
The grey cast irons can be applied for producing of cast mechanical parts with high strength, good wear resistance and cutting tools workability, weight reducing of mechanical parts and machines. The grey cast irons can find application as replacement of Mechanaite cast iron in producing of metal working machine bodies, improving of turning machine parallels wear resistance, producing of hydraulic and engine parts etc. [10-11], [13], [15], [18], [23], [28].
7.2. Austenite alloys of the Fe-Cr-Mn-C-N and
Fe-Cr-Mn-C systems
These alloys can be applied for producing of cutting tools unworkable deformable parts, castings in operation under conditions of abrasive, hydroabrasive, impactabrasive, mechanical wear, erosion, cavitation etc. [11], [16-22], [28]. Operation modes improving the workability are outlined. Steels have been obtained having 1.5-2 times higher yield strength (cro_z) than the Hatfield steel 110G3L and up to 2-3 times (in some cases up to 4-5 times) better resistance. The same steels show 3.5-4 times higher yield strength and many times better wear resistance than the austenite steels of 1X18H9TL type [17], [21-22], [24], [28].

Rezistenţa la uzură a oţelurilor obţinute este
mult mai mare decât cea a oţelurilor
martensitice călite, de tip st.45. Aliajele din
zona γ+Κ, care funcţionează în condiţiile de
uzură arătate, combinate cu compresiunea şi
exigenţele scăzute la solicitare, în medii cu pH
diferit (între 6 şi 8) au o rezistenţă la uzură de
5-8 ori mai bună decât a oţelului 110G13L [11],
[19]. Toate aliajele studiate au o rezistenţă la
coroziune de până la clasa 4, conform
standardului, rusesc GOST 13819-68, în
anumite medii cum sunt apa de mare, sodiul,
soluţiile de cloruri, soluţia de sulfat de zinc şi
de până la clasele 1 sau 2 în câteva medii
nutritive. Parametrii aliajelor pot fi îmbunătăţiţi
prin aliere suplimentară. Aceleaşi aliaje pot fi
utilizate în prezenţa solului, nisipului,
cărbunelui, mineralelor, clincherului,
cimentului, sinterului, asfaltului, cocsului, rocilor, pietrelor, minereului, ceramicilor, materialelor refractare, zgurii, cenuşii etc. [11], [17], [19], [21-22], [24], [28].
7.3. Aliaje din sistemul Fe-Cr-C-N
Aliajele din sistemul Fe-Cr-C-N pot fi utilizate la fabricarea pieselor turnate profilate care funcţionează în condiţiile menţionate la punctul 7.2. Oţelurile au fost obţinute cu o rezistenţă la uzură mai mare de 6-10 ori decât cea a oţelului Hatfield 110Mnl3L, în condiţii de uzură prin solicitare hidro-abrazivă. Aceleaşi oţeluri au o rezistenţă la uzură prin frecare de 18-28 de ori mai mare. Ele au o călibilitate bună (peste 150-220 mm) şi o duritate mare, de până la 60-67 HRC, prezentând o prelucrabilitate bună prin aşchiere, ceea ce permite perforarea, filetarea, strunjirea, frezarea, rectificarea [11], [19], [21].
7.4. Aliaje din sistemul Fe-Mn-V-C-N
Unele aliaje turnate (fonte turnate) cu plasticitate (δ, ak) mare şi rezistenţă bună la uzură prin şoc şi abraziune au fost patentate în scopul fabricării de piese turnate profilate şi, de asemenea, pentru piesele utilizate la deformarea plastică la cald (forjare) [30].

The wear resistance of the obtained steels is many times higher than that of martensite quenched ones of st.45 type. The alloys of γ+Κ region in operation under above mentioned wear conditions in combination with compression and lower requirements for impact loads, as well as in media of various pH (within the range of 6 to 8 pH) show 5-8 times better wear resistance than that of 110G13L alloy [11], [19]. All studied alloys show a corrosion resistance up to number 4 in accordance with the Russian standard GOST 13819-68 in some media such as sea water, sodium, chloride solutions, zinc sulphate solution and up to numbers 1 or 2 in some nutrition media. The parameters of the alloys can be also improved by additional alloying. The same alloys can be applied in presence of soil, sand, coal, minerals, clinker, cement, sinter, asphalt, coke, rocks, stones, ore, ceramics, refractory materials, slag, ash etc. [11], [17], [19], [21-22], [24], [28].
7.3. Alloys of Fe-Cr-C-N system
The alloys of Fe-Cr-C-N system can find application for producing of shaped castings in operation under conditions mentioned in point 7.2. Steels have been obtained having up to 6-10 times better wear resistance than that of Hatfield steel 110Mnl3L under conditions of hydro-abrasive impact wear. The same steels show up to 18-28 times better wear resistance under friction. They have good hardness penetration (above 150-220 mm) and high hardness up to 60-67 HRC showing good workability by cutting tools what allows hole drilling, thread cutting, turning, milling, grinding [11], [19], [21].
7.4. Alloys of the Fe-Mn-V-C-N system
Some cast alloys (cast irons) with enhanced plasticity (δ, aQ in combination with good impact-abrasive wear resistance were patented for the purpose of shaped casting's production as well as for hot plastic deformation details (forging) [30].

8. PROGNOZE PRIVIND
DEZVOLTAREA ÎN SECOLUL XXI
I
i
1 Pe baza cercetărilor actuale, a fost descrisă o nouă perspectivă în metalurgie şi în ştiinţele conexe, aşa cum s-a prevăzut în perioada 1967-1975 şi s-a demonstrat în perioada 1979-1985(87) [1-7], [10-13]. Dacă cu 4000 de ani în urmă, rasa umană a început să amestece inconştient micii atomi de carbon cu cei mai mari de fier, acum, la sfârşitul secolului XX, noi am dobândit experienţă în conducerea, reglarea, controlul şi prognoza conştiente în domeniul amestecării atomilor mici, volatili, de azot cu atomii de fier, separat sau în combinaţie cu carbonul şi alte elemente de aliere. Se aşteaptă noi teorii în domeniul metalurgiei clasice şi al celei noi, a "gazelor" (a elementelor volatile), care, împreună cu metalurgia în vid să soluţioneze problemele fundamentale teoretice şi concrete. După părerea autorului, pe lângă metalurgia clasică a carbonului, se vor dezvolta o metalurgie a azotului pentru oţeluri, fonte turnate, aliaje feritice şi, de asemenea, o ştiinţă a metalelor, deformare plastică şi sudură "a azotului". Dezvoltarea viitoare va fi determinată de asemănările şi deosebirile fundamentale ale influenţei carbonului şi azotului, stabilite prin cercetarea următoarelor sisteme: Fe-C, Fe-N, Fe-C-N, Fe-Me(Me...)-C, Fe-Me(Me'...)-N, Fe-Me(Me'...)-C-N, Fe-Me(Me'...), Fe-Me, Me. în metalurgia carbonului "clasică" se poate observa o tendinţă de ardere completă a carbonului, pe de o parte, şi una de introducere a carbonului în scopul elaborării de oţeluri carbon, fonte turnate, feroaliaje, pe de altă parte. Situaţia în cazul alierii cu azot este similară. în viitor, dezvoltarea metalurgiei în vid va avea ca obiectiv eliminarea completă a elementelor volatile (N) şi, ca rezultat, se vor obţine o serie de aliaje noi, rezistente la temperaturi mari şi la coroziune pentru industria astronautică. Totodată, metalurgia sub presiune se va dezvolta în domeniul alierii cu azot şi al elaborării oţelurilor, fontelor turnate şi feroaliajelor cu conţinut de azot, inclusiv a aliajelor din sistemul C+N [4-6], [26], acestea fiind produse cu respectarea deplină a exigenţelor ecologice [6-7], [29].

8. DEVELOPMENT FORECASTS IN 2IST CENTURY
Based on current investigations a new prospective has been outlined in metallurgy and all related sciences as it has been forecasted in the period 1967-1975 and proved in the period 1979-1985(87) [1-7], [10-13]. If 4000 years before the human race unconsciously began to mix the little carbon atoms with the bigger irons ones, now at the end of 20th century we have got an experience consciously to govern, regulate, control and make forecast concerning the little volatile nitrogen atoms mixing with the iron atoms separately or in combination with carbon and other alloying elements. New theoretical ideas for the part of the classical and new "gaze" metallurgy (of volatile elements) together with vacuum metallurgy in the solving of fundamental philosophical and concrete problems are expected. According to the author a nitrogen metallurgy of the steels, cast irons, ferrite alloys as well as a nitrogen metal science, plastic deformation, welding will be developed beside the classical carbon metallurgy. Future development will be determinate by the basic resemblances and differences in the influence of carbon and nitrogen established by investigation of following alloy systems: Fe-C, Fe-N, Fe-C-N, Fe-Me (Me...)-C, Fe-Me (Me \..)-N, Fe-Me (Me'...)-C-N, Fe-Me (Me'...), Fe-Me, Me. In the "classical" carbon metallurgy can be observed the trend for complete carbon burning out on the one hand and carbon inserting with objective the producing of carbon steels, cast irons, ferro-alloys, on the other hand. Similar is the situation in the nitrogen alloying. In the future the development of vacuum metallurgy will be outlined aimed the complete elimination of the volatile elements (N) and as a result, some new heat- and corrosion resistant alloys for the rocket industry will be obtained. Beside that the pressure metallurgy will be developed in the field of nitrogen alloying and nitrogen steels, cast irons and ferroalloys, including alloys of C+N system [4-6], [26] will be produced by full satisfaction of the ecological requirements [6-7], [29].

8.1. Câteva asemănări importante între atomii de C şi Ν
Atomii şi ionii de C şi Ν au aproximativ aceeaşi dimensiune şi structură electronică periferică, ceea ce are ca rezultat o interacţiune similară cu elementele amfotere. Regulile de formare a nitrurilor şi carburilor sunt analoge. Atomii de C şi Ν cedează electroni, formează soluţie solidă şi faze interstiţiale,' ocupând aproximativ % din matricea octaedrică cu feţe centrate în Fe-γ, determinând tensionarea matricei (durificare cu relaxare în anumite condiţii de temperatură şi cinetice, care conduce la reacţii în fază solidă similare din punct de vedere calitativ) [11], [16-24]. Viteza de răcire, conform curbelor "C", determină similitudini calitative ale proceselor cu difuzie şi fără difuzie. C şi Ν lărgesc zona γ, stabilizează austenita, înlocuind o serie de elemente scumpe formatoare de austenita (Ni, Co, Cu, Mn, Zn, Pd, Pt, Au), micşorează punctele critice (MH, A3), prezintă o capacitate mai mare de formare a austenitei, determină zonele de fază şi gradul de suprasaturare a soluţiei solide (α, γ) în anumite condiţii de temperatură, viteză de răcire şi presiune, determină instabilitatea termică a caracteristicilor iniţiale de reacţie în fază solidă conform afinităţii şi cantităţii de elemente formatoare de carburi şi nitruri, determină tipul aliajului (oţel, fontă turnată, aliaj feritic), fac posibilă integrarea (diferenţierea) zonelor fundamentale de fază (ferită, austenita pe diagramele tridimensionale izo- şi politermice). Se pot găsi asemănări şi relaţii între diagramele politermice Fe-C şi Fe-N. Fazele de nitruri sunt în special similare celor de carburi. Elementele care măresc sau scad solubilitatea C şi Ν în Fe sunt aceleaşi [10-11], [15-24], [28]. Ele prezintă o comportare calitativă aproximativ egală sub influenţa presiunii (vid), temperaturii, vitezei de răcire. Şi C şi Ν sunt elemente biofile.

8.1. Some important resemblances between C
and Ν atoms \ -
C and Ν atoms and ions are approximately equal in size, outermost electron shell structure what is resulted in similarity of their interaction with the amphoteric elements. Nitride and carbide forming regularities are analogue. C and Ν atoms are electron donors, form solid solution and introducing phases filling approximately Ά of the octahedral face-centred lattice in the γ-Fe causing matrix stress (hardening with relaxation under definite temperature and kinetic conditions leads to qualitative similar solid phase reactions) [11], [16-24]. The cooling rate according to the "C"-curves determines qualitative similarity of diffusion and non-diffusion processes. C and Ν widen the χ-region, stabilise austenite substituting some expensive austenite forming elements (Ni, Co, Cu, Mn, Zn, Pd, Pt, Au), lower critical points (MH, A3), show highest austenite forming ability, determines phase regions and supersaturating degree of the solid solution (α, γ) under definite temperature, cooling rate and pressure, determines thermal instability of the initial solid-phase reaction characteristics according to the affinity and quantity of the carbide and nitride forming elements, determines alloy type (steel, cast iron, ferrite alloy), make possible integration (differentiation) of basic phase regions (ferrite, austenite in 3D iso- andpolythermic diagrams). Resemblance and relationship in the polythermic Fe-C and Fe-N diagrams can be found. The nitride phases are peculiar similar to the carbides. The elements increasing or decreasing solubility of C and Ν in Fe are one and the same [10-11], [15-24], [28]. They show approximately equal qualitative behaviour under influence of the pressure (vacuum), temperature, cooling time, cooling rate. Both C and Ν are biophyl elements.

8.2. Câteva diferenţe importante între C şi Ν
C şi Ν au sarcini diferite (C +, N"~),
ceea ce conduce la o legătură unipolară mai
slabă a nitrurilor. Şi carbonul şi azotul sunt
donori de electroni, dar transferul de electroni
este mai intens în soluţia solidă nitrurată decât
în cea carburată. Astfel, azotul (spre deosebire
de carbon) modifică structura electronică.
Atomul de azot este mai mic decât cel de
carbon, iar matricile de ferită şi austenită (aliate
şi nealiate) pot absorbi mai mulţi atomi de azot
decât de carbon. Acest lucru determină o
capacitate mai bună a azotului de formare a
austenitei şi de stabilizare în comparaţie cu
carbonul. Azotul are o electronegativitate mai
mare, coboară punctele critice (în special, A3).
Astfel, punctul eutectoid şi linia de pe
digramele de echilibru Fe-C sunt situate mai jos
decât pe diagramele Fe-N. Punctul eutectoid de
pe diagrama Fe-N este deplasat spre dreapta
[10-11], [17]. Temperatura eutectică, care
corespunde solubilităţii maxime a C şi N,este
aproximativ aceeaşi pe ambele diagrame de
echilibru, Fe-C şi Fe-N. Linia SE în sistemul
Fe-C este înclinată spre dreapta. Aceeaşi linie
SE de pe diagrama de echilibru Fe-N este
înclinată spre stânga. Deci, prin creşterea
temperaturii, solubilitatea de echilibru a
carbonului în austenită se măreşte, contrar
solubilităţii de echilibru a Ν în austenită, care se
reduce. Au fost observate de asemenea
diferenţe în ceea ce priveşte reacţiile fazei
solide la răcire şi încălzire. Este de aşteptat o
diferenţă între aliajele "azot" şi cele "carbon"
supraeutectoide. Elementele formatoare de
carburi sunt şi formatoare de nitruri. Nitrurile
(în aliajele bază Fe) au o stabilitate
termodinamică mai scăzută decât carburile,
ceea ce conduce la diferenţe cantitative ale
stabilităţii termice a fazelor (zonele de fază), ale
amplasării acestora, ca şi la diferenţe ale
reacţiilor în fază solidă: transformare polimorfă,
segregare, disociere, coalescenţă, obţinerea de
faze stabile şi metastabile, conform
diagramelor de echilibru stabile şi metastabile.

8.2. Some important differences between C andN
C and Ν have different charges (C4*, NJ~) resulting weaker homopolar bond of the nitrides. Both carbon and nitrogen are electron donors, however the electron transfer in the nitride solid solutions is more intensive than in the carbonated ones. Therefore the nitrogen (in contrast to the carbon) modifies the electron structure. The nitrogen atom is smaller than carbon one and ferrite and austenite matrixes (alloyed and unalloyed) can incorporate more nitrogen atoms than carbon ones. This fact determinates better austenite forming and stabilising ability of nitrogen compared to carbon. The nitrogen has higher electr^negativity, lowers the critical points (especially A3). Therefore the eutectoide point and line in Fe-C constitutional diagram are situated lower than in Fe-N diagram. The eutectoide point in Fe-N constitutional diagram is dislocated to the right [10-11], [17]. The eutectic temperature corresponding to maximal solubility of C and Ν in both Fe-C and Fe-N constitutional diagrams is approximately one and the same. The SE-line in Fe-C system is inclined to the right. The same SE-line in Fe-N constitutional diagram is inclined to the left. Therefore with temperature increasing the equilibrium solubility of carbon in austenite increases in contrast to the equilibrium solubility of Ν in austenite which decreases. Differences in the solid phase reactions under cooling and heating are also observed. A difference in overeutectoide (over eutectic) "nitrogen" and "carbon" alloys has to be expected. The carbide forming elements are also nitride forming elements. The nitrides (in the Fe-based alloys) have lower thermodynamically stability than carbides resulting quantitative differences in thermal phase stability (phase regions), in their location, as well as differences in the solid phase reactions: polymorphic transformation, segregation, dissociation, coalescence, obtaining of stable and metha-stable phase according to the stable and metha-stable constitutional diagrams.

Cele menţionate mai sus se datorează, probabil, amplasării şi deplasării diferite a liniilor eutectoide şi eutectice, ca şi influenţei elementelor asupra acestor linii, caracteristicilor liniei SE etc. Au fost observate diferenţe între fazele de nitruri şi cele de carburi în ceea ce priveşte forma, dimensiunea, distribuţia, structura cristalină şi conţinutul stoichiometric şi, de asemenea, asemănări şi diferenţe de structură a soluţiei solide. Este posibilă prezenţa zonelor de fază interstiţiale în sistemul de bază Fe-(Me)-C-N, ceea ce determină reacţia fazei solide interstiţiale, conform diagramelor de echilibru principiale ale sistemelor Fe-C şi Fe-N. Atomii de carbon şi azot au distribuţii diferite în soluţia solidă, conform conţinutului de elemente stabilizatoare şi afinităţii elementelor formatoare de carburi şi nitruri. Aceasta poate determina diferenţe în ceea ce priveşte stabilitatea termică a austenitei-C şi N, ca şi diferenţe ale tipului de legare a elementelor de substituţie, în comparaţie cu cele interstiţiale. Dacă se studiază diferenţele pe diagramele de echilibru şi pe secţiunile transversale izoterme, trebuie să se ţină seama de faptul că, prin alierea volumetrică cu azot, acumularea elementului este funcţie de presiune. Carbonul este acumulat la presiunea atmosferică. Azotul reduce energia de aranjare a defectelor. Aceasta constituie o diferenţă semnificativă, care determină mecanismul de durificare şi de rezistenţă la uzură. Carbonul în stare de grafit are o structură cu caracter aromatic şi cu forţe van-der-Waals în legătură. Aceasta permite introducerea altor elemente, formarea de structuri şi de legături chimice complexe cu alte elemente (carbon şi mai ales elemente biofile), la diferite temperaturi şi presiuni. în condiţii standard, carbonul există în stare solidă, iar azotul, în stare gazoasă. Starea stabilă a azotului este reprezentată de molecula cu o puternică legătură covalentă. Carbonul (grafitul) se transformă în diamant la presiune mare. Azotul, la răcire şi presiune mare, se transformă mai întâi într-un lichid incolor, iar apoi într-o substanţă solidă cu două stări alotrope (cu reţea cubică, respectiv hexagonală). Carburile la presiune atmosferică şi nitrurile obţinute sub presiune au structură cristalină diferită.

Above mentioned is probably due to different location and dislocation of the eutectoide and* eutectic lines as well as to the element influence on these lines, to peculiarities of SE-line etc. Differences in the form, size, distribution, crystal structure and stoichiometric content between carbide and nitride phases as well as resemblance and difference solid solution structure are observed. Presence of interstitial phase regions in the basic Fe-(Me)-C-N system determining interstitial solid phase reaction according to the basic constitutional diagrams of the Fe-C and Fe-N system can be expected. The carbon and nitrogen atoms have different distributions in solid solution according to the quantity of stabilising elements and to the carbide and nitride forming elements affinity. This can cause differences in the thermal stability of C- and N-austenite as well as differences in bond type of substitutive elements compared to the introduced elements. If differences in the constitutional diagrams and in the isotherm cross-section are searched, into consideration have to be taken that by in volumetric nitrogen alloying the element accumulation is function of the pressure. The carbon is accumulated under atmospheric pressure. The nitrogen decreases the energy of order defects. And this is a reasonable difference determining hardening and wear resistance mechanism. The carbon as graphite has structure with aromatic character and van-der-Waals forces in the bond. This allows introduction of other elements, forming of complex structures and chemical bonds with other elements (carbon and especially biophylic elements) under various temperatures and pressures. Under standard conditions carbon exists in solid state and nitrogen in gas state. The stable state of nitrogen is molecule with strong covalence bond. Carbon (graphite) transforms in diamond under high pressure. The nitrogen under cooling and high pressure transforms at first in colourless liquid, afterward in solid substance with two modifications (with cubic and hexagonal lattice respectively). The carbides under atmospheric pressure and nitrides obtained under pressure show different crystal structures.

Carburile unuia şi aceluiaşi element din aliajele pe bază de Fe sunt mai dure decât nitrurile. Presiunea nu influenţează azotul, spre deosebire de carbon, acesta (N) având o solubilitate mai bună. Aceasta conduce la diferenţe între diagramele de echilibru Fe-(Me)-N, Fe-(Me)-C, mai ales în partea dreaptă, din cauza alierii "volumetrice" cu azot la presiune atmosferică. Analiza din lucrările [5-6] arată că tratamentul termochimic cu C şi Ν , cu elemente formatoare de carburi şi nitruri, introduse separat sau simultan în aceleaşi combinaţii 1, 2, 3, 4, 5 etc. se poate realiza în funcţie de afinitatea, de caracteristicile atomului şi de cele de difuzie ale elementelor de aliere. Ca urmare, este posibilă obţinerea unei suprafaţe rezistente la temperaturi mari şi la uzură şi cu alte proprietăţi deosebite [11, 17, 19, 23, 30]. Este de aşteptat formarea de legături chimice simple şi complexe între C şi Ν la presiune mare, ca şi modificarea sistemului de bază, care include un sistem tricomponenţial, cu &

Tolle Blogbeitrage die auf jedenfall auch allen gefallen duerfte. Aber auch meine Texte dьrfte gefallen auch wenn sie sich um [url=http://www.sexcamamateure.net/sexcam-paare.php][b]Sex Girls[/b][/url] dreht, aber voellig private Girls zeigt.
Und hier ist meine persoenliche Seite [url=http://amateursex-mandy.com]Amateursex[/url]