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材料科学
M2钢软氮化脆性分析
贺建青,雷妟
(1.贵州大学材料与治金学院,贵州贵阳50032.贵州省材料结构与强度重点实验室,黄州贵旧5500
摘要:本文对高速钢M2软氮化后的脆性试样渗层进行了电子探针扫描分析,发现軟化渗层中引起脆性的脉状(网状)化合物主
要是铁的碳氪化合物,研究表明,加强对高逑钢软氮化工艺中碳渗剂及渗碳过程的控制是控制其软氩化跪性的重要因素
关键词:软氪化氩化脆性EPMA脉状(网状)组织
中图分类号:TG115.22文献标识码;A文章编号:1002-6886(201(0)04-0079-02.
The Analysis of Soft-nitrided Brittleness About M Steel
HE Jianqing, IEI Wen
Abstract In this paper, using Eectron Probe X-ray Micro Analysis scanning, we analyzed the layer of high-speed steel M2 brittle sam-
ple which was through soft-nitride, and we reached the conclusion that in soft-nitriding la er, the iron-nitrogen and iron-carbon compounds are
the main reason for the mountain-like(mesh )compounds which caused brittle nitride. Studies have shown to enhance the controls of carbon
penetration enhancers and car on infil ration pr ss in the soft-nitride process is an important factor for brittlenes
Key words soft-nitride; nitride brittleness; EPMA; mountain-like compounds
0引言
软氮化处理工艺:
在井式渗氮炉中进行软氮化处理:560℃×4hr,渗剂为
软氮化是将氮与碳元素共同渗入钢件表面的一种化学NH1+CO2。
热处理方法,经软氮化处理后可在钢件表面产生硬化层,可大1.2实验分析方法
幅度提高工件的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性,其
对经软氮化处理试样的氮化外表面略作磨削后作金相
工艺过程时间短、温度低、工件变形小,可广泛运用于对尺寸制样观察,同时对其渗层进行金相制样观察(图12)。
稳定和变形要求髙、耐磨性要求高的工件制造们。然而高速
第软氮化过程中常出现渗层的氮化脆性问题其渗层脆性是
衡量渗层质量优劣的一个重要指标,产生脆性的软氮化渗
层组织中常出现脉状(网状)组织,其脉状(网状)组织的严重3
程度成为评价高速钢氮化脆性的重要指标。探索高速钢软
氮化渗层中脉状(网状)组织的产生机理,寻找到合理的控制
100m
100pm
措施,对提高工件的使用性能、降低高速钢软氮化生产废品
图1M2钢软化试样
图2M2钢软氩化试样
率、提升企业效益是极有意义的2。
表面全相组织
渗层金相鉏织
1实验材料与实验过程
通过 EPMA-1600型电于探针对渗层进行背散射面扫
1.1实验材料及其处理
描(BSE),对N、Mo、V、Cr、Mn、Fe、W等元素进行微区成分扫
实验材料:M2钢(W5Mo,Cr:V2)。化学成分见表1。
描,同时对表面层的W、Mo、VCr、N及C等元素进行面分布
表1
M2钢的化学成分(W%
扫描,总结实验数据
2实验数据分析
0.80-0.90%。5.50~6.75%4.50~5.50%。1.75~2,20%3.80-4.40%
M2钢的背散射扫描图像中可发现到多种成分不同的相
作者简介:贺建青,内蒙人,现就读于贵州大学村料学院,硕士研究生。
雷是(19%5),男,副教授,毕业于华中科技大学,主要从事高强性新材料及其工艺的研发
收稿吕期:2010-4-22
中国机采网
现代机被2010年第4期
(图3
而C元素的面分布扫"""H""
a)基体:h)白亮点球状颗粒:c)暗色颗粒:d)脉状(网状)描显示其分布不均匀
(图4)、在脉状(网状
分別对图3中的ab、c、d各相进行电子探针扫描分析,组织处有偏聚现象,与N
測试结果见图5及表2
图3中的d处有明显的
对应关系,由此判断高
速钢软氮化后渗层中m
的脉状(网状)组织的
图5a、b、c和l区的区成分神描
主要组成为e的碳氮
化合物
表2M2钢渗层表面各微区的元素含量
图3M2钢软氯化表面层的BSE.图4M2钢软氪化表层中碳的
微区元素
图,图中可发现宕度与
而分布,其分布与BSE
Cr Mn Fe W
,%0.33.(681.4124.480.4485.783,87
结合a区的组织"",算r
,%1.362.201.604.950.4688.221.21
形(图3)与其缴区
W:%0.2617.094.773.780.2547.4326.43
成分扫描(图5a、表
1.%1.3513.106.885.340.3362.4410.57
2),可知a区为含Fe
W.%013.9627.704.320.1234.7119.19
元素为主的基体
1,%09.7036.245.530.1541.426.
织,溶入定含量的
,%0.435.663.824.420.2179.565.90
4,%1.793.454.394.97(0.2283.301.88
Ww、Mo、、Cr等合金
元素;h处为富含W
在高速钢经软氮化处理后,其滲层组织中常出现脉状
Mo高熔点合金元素
(网状)组织,该脉状(网状)组织的严重程度成为评价高速钢
的白色细小颗状化
氮化脆性的重要指标:该碳氮化合物以脉状或网状分布于
合物(图3、图,),日
渗层界,使渗层易出现层片状的脆性剥落,从而导致软氮化
含量较高,应该为
脆性。因此可知,对高速钢软氮化工艺中碳渗剂及渗碳过程
W、Mo等合金元素的
的控制.是控制其软氮化脆性的重要因素
碳氮化合物;b处为
结论
色略暗的颖粒状化合
0)5:5
物(图3),微区成分打
1)分析结果表明M2高速钢中出现的脉状(网状)组织
に:1-"2r13x312s
描显示含V很高(图
为碳铁氮化合物;
5c),应为V的碳化
2)研究表明,加强对高速钢软氮化工艺中碳渗剂及渗碳
物;d处为颜色与基体
过程的控制.是控制其软氮化脆性的重要因素
相当的脉状(网状)组
参考文献
织,微区成分打描显
示富含Fe、N,而W
1}骑福楼,鞠育平,孟繁品等.高速钢MnC4V2渗氩研究J.物
Mo、V、Ccr等其他元素
02.W13.1こ40≤..W;71!X9!11i12)1