Heat treatment of rapidly solidified Fe−Cr−Zr−B alloys

Abstract

The crystallization behaviour of amorphous melt spun Fe_82−x−yCr₁₈Zr_xB_y (x=0–8, y=10–20) ribbons have been investigated using differential scanning calorimetry. The crystallization temperature and crystallization behaviour change with varzing Zr and B content.

The microstructural development during annealing of amorphous Fe₆₄Cr₁₈Zr₈B₁₀ has been investigated by a combination of transmission electron microscopy and energy dispersive X-ray microanalysis. Isothermal annealing for 2 h at temperatures in the range 600–1000°C produces a variety of different microstructures depending on the annealing temperature. At 600°C, the amorphous alloy partially crystallizes to a form a microstructure consisting of 9 nm sized bee ferrite grains embedded in an amorphous matrix. At temperatures in the range 700–900°C, the alloy microstructure transforms into a mixture of bee ferrite, faulted fcc MB₁₂ boride particles and tetragonal M₃B boride particles. At 1000°C, the faulted fcc MB₁₂ boride particles are replaced by orthorhombic M₄B boride particles.

Zusammenfassung

Mittels DSC wurde das Kristallisationsverhalten von amorphen schmelzgesponnenen Bändern aus Fe_82−x−yCr₁₈Zr_xB_y (x=0.8, y=10–20) untersucht. Die Kristallisationstemperatur steigt mit zunehmenden Zr-Gehalt. Mit steigendem B-Gehalt verändert sich das Kristallisationsverhalten.

Der mikrostrukturelle Werdegang während des Temperns von amorphem Fe₆₄Cr₁₈Zr₈B₁₀ wurde mit Hilfe einer Kombination aus Transmissions-Elektronenmikroskopie und energiedispersiver Röntgenmikroanalyse untersucht. Ein isothermes Tempern über zwei Stunden hinweg bei einer Temperatur zwischen 600 und 1000°C erzeugt eine Reihe von verschiedenen Mikrostrukturen-je nach Temperungstemperatur. Bei 600°C kristallisiert die amorphe Legierung partiell und bildet eine Mikrostruktur, die aus 9 nm großen bee Ferritkörnern, eingebettet in einer amorphen Matrix, besteht. Bei Temperaturen im Bereich von 700–900°C wandelt sich die Mikrostruktur der Legierung in ein Gemisch aus bee Ferrit, defekten fcc MB₁₂ Boridpartikeln und tetragonalen M₃B Boridpartikeln um. Bei 1000°C werden die defekten fcc MB₁₂ Boridpartikel durch rhombische M₄B Boridpartikel ersetzt.