13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究

发布时间：2020-01-21 22:50

【摘要】：对渗碳硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢进行渗氮处理后形成复合硬化层,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、透射电镜、高分辨电镜、电子探针及显微硬度测试等方法对复合硬化层进行表征。结果表明,复合硬化13Cr4Mo4Ni4VA钢渗层碳氮浓度呈梯度分布,从表面到心部组织性能也呈梯度变化,表现出异于传统硬化工艺的组织结构特性。复合硬化层为双层硬化结构,渗氮层组织优异,少无沿晶化合物,析出细小的片状的Mo2N、周期性层状分布的Mo2C以及Cr2(C,N)等合金碳(氮)化合物,在析出相沉淀硬化和碳氮原子固溶强化共同作用下,使复合硬化层表面硬度达到超硬化(70HRC),有效硬化层维持很大的层深,具有优异的硬度梯度及残余压应力场。
【图文】：

分析结果图,渗氮层,复合渗层,N浓度

复合硬化层渗氮层TEM分析结果，在高碳/氮马氏体基体上弥散分布着两套互相垂直的析出相，如图2a所示，图中显示的析出相针状形貌实际由更细小的薄片簇聚而成，薄片厚度不到1纳米。图2b为图2a的电子衍射图，对其标定后的结果见图2c，由图可知电子束入射方向为［100］M方向，析出相是两种等价取向的Mo2N，Mo2N为体心四方结构，在标定图中分别用圆形和三角形来表示，而用方形来表示马氏体基体，图中显示马氏体与Mo2N的特定取向关系为:(100)M∥(110)Mo2N，［001］M∥［001］Mo2N。图113Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层整体组织结构(a)，(b)复合渗层OM像;(c)心部OM像;(d)渗氮层C，N浓度分布;(e)渗氮层SEM像;(f)表面XＲD分析结果Fig．1Overviewofduplex-hardened13Cr4Mo4Ni4VAsteel(a)，(b)OMimageoftheduplex-hardeningcase;(c)OMimageofthecore;(d)solubilityprofileofcarbonandnitrogen;(e)SEMimageofthenitridedcase;(f)XＲDresults8

衍射花样,指数,渗氮层,硬化层

第5期13Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层的表征研究图213Cr4Mo4Ni4VA钢复合硬化层渗氮层析出相的TEM观察与分析结果(a)［001］M方向TEM明场像;(b)图(a)的衍射花样;(c)图(b)的指数标定;(d)［111］M方向TEM明场像;(e)图(d)的衍射花样;(f)图(e)的指数标定Fig．2TEMresultsofcarburizedandnitridedlayerof13Cr4Mo4Ni4VAsteel(a)TEMbrightfieldimage(［001］M);(b)electrondiffractionoffig．(a);(c)indexingpatternoffig．(b);(d)TEMbrightfieldimage(［111］M);(e)electrondiffractionoffig．(d);(f)indexingpatternoffig．(e)图2d为改变电子束入射方向后得到的TEM明场像，电子衍射图及标定图见图2e，f。分析可知，电子束入射方向为［111］M方向，同样发现了片状的Mo2N(在标定图上用圆圈表示)，同时还存在简单正交结构的Cr2(C，N)(在标定图上用实心圆点表示)，图2f中显示:马氏体与Cr2(C，N)的特定取向关系为:(1－10)M∥(－12－1)Cr2(C，N)，［111］M∥［111］Cr2(C，N);马氏体与Mo2N的特定取向关系为:(1－10)M∥(100)Mo2N，［111］M∥［021］Mo2N，按文献［8］的方法计算可知，该取向关系同样遵守:(100)M∥(110)Mo2N，［001］M∥［001］Mo2N。采用HＲEM方法得到高分辨像，，如图3a，复合硬化层渗氮层中马氏体基体上弥散分布着析出强化相，其大小仅几个纳米;图3b是图3a图上方框区的过滤放大像;对应的快速傅里叶变换图(FFT)如图3c所示，图3d是图3c的指数标定图，由图3c和图3d可知，强化相是两种等价取向的密排六方结构的Mo2C，在标定图中两套Mo2C分别用圆形和三角形表示，用方块表示马氏体基体。图中显示:(－110)M∥(001)M

【参考文献】