В предыдущих частях мы кратко рассмотрели карбидные фазы, присутствующие в сталях, и чуть более подробно рассмотрели карбиды цементитного типа и комплексные карбиды хрома, вольфрама и молибдена.
Настало время рассмотреть, наверное, самую интересную категорию карбидов – это карбиды и карбонитриды элементов 4-й и 5-й групп, наиболее важные карбиды популярных современных порошковых сталей, которые сейчас и «делают кассу» производителям железок и ножей из них.
Собственно, рассматривать мы будем карбиды и карбонитриды таких элементов, как ванадий, ниобий, тантал, титан, цирконий, гафний. Наибольший интерес представляют карбиды V и Nb, реже встречаются карбиды Ti, Zr используется в основном для микролегирования и модифицирования, а использование в сталях Ta и Hf – это казуистика. Карбиды этих элементов объединяет ряд общих черт, таких как высокая твёрдость, высокие температуры плавления (комплексный карбид титана/тантала – вообще самое тугоплавкое соединение), благоприятная морфология, низкая склонность к коагуляции/коалесценции и достаточно хороший интерфейс с металлической матрицей. Всё это позволяет «впихнуть» в состав стали довольно большое количество твёрдой фазы и при этом оставить на приемлемом уровне механические и технологические свойства.
Все карбиды этого типа (в реальности это почти всегда карбонитриды, соединения, где часть углерода заменена азотом) имеют кубическую кристаллическую решётку типа NaCl и формальный тип MC, однако в реальности практически всегда образуются с недостатком по углероду (вплоть до M2C) и обычно имеют составы в пределах M(С,N)0,75–0,95. При этом среднее содержание углерода и азота растёт при переходе от ванадия к ниобию и далее к более активным карбидообразователям типа титана и циркония. Теоретически все карбиды этого типа имеют неограниченную взаимную растворимость, но в реальных сталях при совместном легировании несколькими карбидообразователями, как правило, наблюдается несколько карбидных фаз, формирующихся на базе одного из элементов и имеющих разную морфологию. Это обусловлено различными условиями выделения карбидов при кристаллизации.
