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第二相和夹杂物对2Cr13冲击韧性的影响(续)

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-11 浏览次数:7
 2 试验结果与分析

2.1 夹杂物形态与分布
图1(a)~(c)分别为1#、2#和3#试样夹杂物形态与分布,由图1(a)~(c)可见1#和3#试样夹杂物数量相对2#试样较多,均呈现圆形黑色颗粒,依据GB/T 10561—2005/ISO 4967:1988(E)钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法对三个试样的夹杂物类型和等级进行评定,三种试样均为D型夹杂物[3] ,夹杂物等级分别为2.5、1.5和2.5,三种试样按上述热处理制度处理后,微观组织均为回火索氏体,见图1(d)。
图2为三种试样背散射电子相,从图2中可以看出,1#试样夹杂物较多,第二相粒子数量较少且分布较为均匀,而2#和3#试样表面有大量的第二相粒子,并且有明显的沿晶分布,夹杂物颗粒较少。对于三种试样夹杂物判定,图1和图2金相显微照片与扫描显微形貌基本相同,只有3#试样的夹杂物有较大差异,在金相显微照片中根据图1(c)3#试样的夹杂物的数量相当多,而在扫描显微形貌图中根据图2(c)夹杂物的数量很少,与2#试样的夹杂物的数量接近。这可能是由于金相试样抛光后表面受到污染的原因,应该以扫描显微形貌图为准[4] 。因此,整体分析为1#试样的夹杂物与2#试样、3#试样的夹杂物形态相同,数量上1#试样的夹杂物较多,2#试样、3#试样的夹杂物较少。
根据扫描电子显微镜对三种试样的夹杂物分析,发现1#试样与2#、3#试样的夹杂物的形态不同,1#试样夹杂物为圆形,2#、3#样品的夹杂物为条块状,当然成分也不同。圆状的夹杂物的成分根据表2进行分析,发现Cr与C的含量较高,而夹杂物的成分应该为氧化物,排除掉基体成分的干扰,根据表1的成分可以看出,Mg的含量很可观,因此可知,圆状的夹杂物成分主要为MgO。 [5]对于条状夹杂物,由表3进行分析,其中Al的含量相当高,则可以确定条状的夹杂物成分为Al2O3[6] 。

表 1 三种试样夹杂物成分分析

1# 和 2# 试样

3# 试样

元素

重量百分比

原子百分比

标准样品

元素

重量百分比

原子百分比

标准样品

C K

11.18

31.82

CaCO 3

O K

40.28

57.20

SiO 2

O K

6.58

14.06

SiO 2

Al K

42.25

35.57

Al 2 O 3

Mg K

1.81

2.55

MgO

Cr K

4.44

1.94

Cr

Si K

2.49

3.03

SiO 2

Fe K

13.03

5.30

Fe

Cr K

18.14

11.93

Cr

总量

100.00

 

 

Mn K

1.68

1.04

Mn

 

 

 

 

Fe K

58.12

35.57

Fe

 

 

 

 

总量

100.00

 

 

 

 

 

 

2.2 第二相形态与分布
利用透射电镜对1#、2#和3#试样第二相进行分析,对三种试样衍射花样进行标定,三种试样所测量的晶面间距及夹角与Cr23C6的PDF卡片吻合,由此确认三种试样第二相均为Cr23C6[7] 。

表2 三种试样冲击韧性表

样品编号

1#

2#

3#

冲击韧性 /J

111.23

108.78

109.27

73.5

77.42

72.52

63.21

62.72

58.31

平均值 /J

109.76

74.48

61.41

  表2为三种试样冲击韧性测试值,从表2中可以看出,1#试样冲击韧性最高,2#和3#冲击韧性相当,根据图2扫描显微形貌,由于三种试样的夹杂物都远远少于第二相的数量,因此,其冲击韧性应该从第二相的方向进行分析[8] 。首先,其第二相的成分都相同,其次,从图4中可以看出三种试样第二相的形状也相近,所以只能从第二相的分布考虑[9] 。

                                           图4 三种试样第二相形貌图 
3 结论
1) 马氏体不锈钢2Cr13微观组织中第二相多以铬的碳化物为主,即M23C6型碳化物;
2) 相对于第二相,在允许的范围内夹杂物对2Cr13不锈钢的冲击韧性的影响不明显,而第二相的数量和分布是影响2Cr13不锈钢的冲击韧性主要因素,第二相的沿晶分布可导致冲击韧性大幅降低。

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