使用淬火相变膨胀仪及扫描电镜对亚共析钢进行组织与能谱分析

=【引言】

亚共析钢和过共析钢的良好机械性能是通过其化学成分和通过适当设计的热处理获得的微观结构实现的。因此，应在钢中添加适当的复杂化学成分以提高其使用性能。值得注意的是，两种或两种以上合金元素的相互作用与单独添加的这些元素的作用之和存在显著差异。各种元素对其他元素影响的相互作用，可作为评估每种元素对钢的影响程度的基础。

【成果介绍】

本文介绍了1%Cr亚共析钢的显微组织、能谱分析和硬度研究结果。采用德国LINSEIS公司的L78 RITA 淬火相变膨胀仪进行膨胀试验。使用L78 RITA，记录了尺寸为ϕ3x1mm的样品的延伸率（∏l）随温度（T）的变化。获得的加热曲线用于精确确定试验钢的临界温度（临界点），而获得的冷却曲线的差异允许精确确定特定转变开始和结束的温度，以绘制两个CCT图。用电子探针（X射线显微分析仪）分析了不同冷却速度下所研究钢中相的化学成分。在这项研究中，使用了点、线性和固定面积分析技术。将被测钢样放入试验箱中并获得适当的真空度后，确定分析点并进行EDS分析（能量色散谱）。利用Nova-nanosm450扫描电镜进行了EDS分析。

【图文导读】

图1：亚共析钢锻造后的显微组织

图2：亚共析钢完全退火后的组织

图3：38MnCrNi6-4-4钢1100℃完全退火后的加热曲线及相应的临界点差异曲线

图4：从奥氏体化温度T_A=890°C冷却试样的膨胀曲线和相应的差异曲线，具有明显的相变开始和结束温度

图5：38MnCrNi6-4-4钢在T_A=830℃奥氏体化后的CCT图

图6：39MnCrMo6-4-3钢在T_A=890℃奥氏体化后的CCT图

图7：用于绘制被测38MnCrNi6-4-4钢在T_A=830℃下奥氏体化的CCT图的膨胀试样的微观结构

图8：绘制39MnCrMo6-4-3含钼钢在T_A=890℃下奥氏体化CCT图用膨胀试样的显微组织

图9：亚共析钢选择冷却速度的应用热处理

图10：39MnCrMo6-4-3钢三选点分析及晶区分析（蓝色）

图11：39MnCrMo6-4-3钢合金元素Cr的线性EDS分析

图12：含镍38MnCrNi6-4-4钢珠光体/铁素体晶界的EDS分析

图13：38MnCrNi6-4-4钢晶粒内面积的EDS分析

图14：38MnCrNi6-4-4亚共析钢晶界铬镍的线性EDS分析

【结论】

本研究得出以下结论：

 •CCT图为Rose和Wever分类编制的IV型，这意味着扩散转变被过冷奥氏体的稳定范围分开，并具有字母“C”的形状。

•在两种受检钢中形成的贝氏体都是在350℃以上形成的，可能是上贝氏体。因为上贝氏体裂纹扩展阻力低，较危险。上贝氏体由铁素体条和沿晶界析出的渗碳体组成，明显削弱了晶界。

•试验钢的淬透性相似，但钼比镍更为有效。钼在设计用于低温回火的钢的合金元素有效性中占据第一位，低温时其他元素的影响较弱。

•38MnCrNi6-4-4钢的奥氏体化温度比39MnCrMo6-4-3钢低60℃左右。因此，过冷奥氏体的转变被推向较低的温度，这是镍影响的直接结果，镍是一种奥氏体稳定化元素。

•如金相分析所示，当以1°C/s的速度冷却时，添加0.3%的钼会产生魏氏组织。

•对于两种测试的亚共析钢，EDS分析显示，合金渗碳体在晶界处沉淀。铬作为一种铁素体稳定化元素，在晶界中的作用相当强烈。随着铬在珠光体/铁素体晶界上分布的变化，这种现象较明显。