使用淬火相變膨脹儀及掃描電鏡對(duì)亞共析鋼進(jìn)行組織與能譜分析

【引言】

亞共析鋼和過共析鋼的良好機(jī)械性能是通過其化學(xué)成分和通過適當(dāng)設(shè)計(jì)的熱處理獲得的微觀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。因此，應(yīng)在鋼中添加適當(dāng)?shù)膹?fù)雜化學(xué)成分以提高其使用性能。值得注意的是，兩種或兩種以上合金元素的相互作用與單獨(dú)添加的這些元素的作用之和存在顯著差異。各種元素對(duì)其他元素影響的相互作用，可作為評(píng)估每種元素對(duì)鋼的影響程度的基礎(chǔ)。

【成果介紹】

本文介紹了1%Cr亞共析鋼的顯微組織、能譜分析和硬度研究結(jié)果。采用德國LINSEIS公司的L78 RITA 淬火相變膨脹儀進(jìn)行膨脹試驗(yàn)。使用L78 RITA，記錄了尺寸為?3x1mm的樣品的延伸率（∏l）隨溫度（T）的變化。獲得的加熱曲線用于精確確定試驗(yàn)鋼的臨界溫度（臨界點(diǎn)），而獲得的冷卻曲線的差異允許精確確定特定轉(zhuǎn)變開始和結(jié)束的溫度，以繪制兩個(gè)CCT圖。用電子探針（X射線顯微分析儀）分析了不同冷卻速度下所研究鋼中相的化學(xué)成分。在這項(xiàng)研究中，使用了點(diǎn)、線性和固定面積分析技術(shù)。將被測(cè)鋼樣放入試驗(yàn)箱中并獲得適當(dāng)?shù)恼婵斩群螅_定分析點(diǎn)并進(jìn)行EDS分析（能量色散譜）。利用Nova-nanosm450掃描電鏡進(jìn)行了EDS分析。

【圖文導(dǎo)讀】

圖1：亞共析鋼鍛造后的顯微組織

圖2：亞共析鋼*退火后的組織

圖3：38MnCrNi6-4-4鋼1100℃*退火后的加熱曲線及相應(yīng)的臨界點(diǎn)差異曲線

圖4：從奧氏體化溫度T_A=890°C冷卻試樣的膨脹曲線和相應(yīng)的差異曲線，具有明顯的相變開始和結(jié)束溫度

圖5：38MnCrNi6-4-4鋼在T_A=830℃奧氏體化后的CCT圖

圖6：39MnCrMo6-4-3鋼在T_A=890℃奧氏體化后的CCT圖

圖7：用于繪制被測(cè)38MnCrNi6-4-4鋼在T_A=830℃下奧氏體化的CCT圖的膨脹試樣的微觀結(jié)構(gòu)

圖8：繪制39MnCrMo6-4-3含鉬鋼在T_A=890℃下奧氏體化CCT圖用膨脹試樣的顯微組織

圖9：亞共析鋼選擇冷卻速度的應(yīng)用熱處理

圖10：39MnCrMo6-4-3鋼三選點(diǎn)分析及晶區(qū)分析（藍(lán)色）

圖11：39MnCrMo6-4-3鋼合金元素Cr的線性EDS分析

圖12：含鎳38MnCrNi6-4-4鋼珠光體/鐵素體晶界的EDS分析

圖13：38MnCrNi6-4-4鋼晶粒內(nèi)面積的EDS分析

圖14：38MnCrNi6-4-4亞共析鋼晶界鉻鎳的線性EDS分析

【結(jié)論】

本研究得出以下結(jié)論：

 •CCT圖為Rose和Wever分類編制的IV型，這意味著擴(kuò)散轉(zhuǎn)變被過冷奧氏體的穩(wěn)定范圍分開，并具有字母“C”的形狀。

•在兩種受檢鋼中形成的貝氏體都是在350℃以上形成的，可能是上貝氏體。因?yàn)樯县愂象w裂紋擴(kuò)展阻力低，較危險(xiǎn)。上貝氏體由鐵素體條和沿晶界析出的滲碳體組成，明顯削弱了晶界。

•試驗(yàn)鋼的淬透性相似，但鉬比鎳更為有效。鉬在設(shè)計(jì)用于低溫回火的鋼的合金元素有效性中占據(jù)位置，低溫時(shí)其他元素的影響較弱。

•38MnCrNi6-4-4鋼的奧氏體化溫度比39MnCrMo6-4-3鋼低60℃左右。因此，過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變被推向較低的溫度，這是鎳影響的直接結(jié)果，鎳是一種奧氏體穩(wěn)定化元素。

•如金相分析所示，當(dāng)以1°C/s的速度冷卻時(shí)，添加0.3%的鉬會(huì)產(chǎn)生魏氏組織。

•對(duì)于兩種測(cè)試的亞共析鋼，EDS分析顯示，合金滲碳體在晶界處沉淀。鉻作為一種鐵素體穩(wěn)定化元素，在晶界中的作用相當(dāng)強(qiáng)烈。隨著鉻在珠光體/鐵素體晶界上分布的變化，這種現(xiàn)象較明顯。