使用淬火相變膨脹儀及掃描電鏡對亞共析鋼進行組織與能譜分析

【引言】

亞共析鋼和過共析鋼的良好機械性能是通過其化學成分和通過適當設計的熱處理獲得的微觀結構實現的。因此，應在鋼中添加適當的復雜化學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添加的這些元素的作用之和存在顯著差異。各種元素對其他元素影響的相互作用，可作為評估每種元素對鋼的影響程度的基礎。

【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果。采用德國LINSEIS公司的L78 RITA 淬火相變膨脹儀進行膨脹試驗。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鋼的臨界溫度（臨界點），而獲得的冷卻曲線的差異允許精確確定特定轉變開始和結束的溫度，以繪制兩個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成分。在這項研究中，使用了點、線性和固定面積分析技術。將被測鋼樣放入試驗箱中并獲得適當的真空度后，確定分析點并進行EDS分析（能量色散譜）。利用Nova-nanosm450掃描電鏡進行了EDS分析。

【圖文導讀】

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的臨界點差異曲線

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的差異曲線，具有明顯的相變開始和結束溫度

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構

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用熱處理

圖10：39MnCrMo6-4-3鋼三選點分析及晶區分析（藍色）

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

【結論】

本研究得出以下結論：

 •CCT圖為Rose和Wever分類編制的IV型，這意味著擴散轉變被過冷奧氏體的穩定范圍分開，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。因為上貝氏體裂紋擴展阻力低，較危險。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。

•試驗鋼的淬透性相似，但鉬比鎳更為有效。鉬在設計用于低溫回火的鋼的合金元素有效性中占據位置，低溫時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，過冷奧氏體的轉變被推向較低的溫度，這是鎳影響的直接結果，鎳是一種奧氏體穩定化元素。

•如金相分析所示，當以1°C/s的速度冷卻時，添加0.3%的鉬會產生魏氏組織。

•對于兩種測試的亞共析鋼，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定化元素，在晶界中的作用相當強烈。隨著鉻在珠光體/鐵素體晶界上分布的變化，這種現象較明顯。