Page 29 - 理化检验-物理分册2021年第十期

胡伟勇, 等: GCr15钢轴承套圈表面脱碳层形成机理

5所示, 可见表层下脱碳层深度与高温成形操作时
的残留脱碳层相当, 通常可经后续车削切除, 其余截
面部分的显微组织中渗碳体颗粒大小均一、 分布均
匀, 为正常的球化退火组织。

图5 GCr15钢正常球化退火后的显微组织形貌

Fi g 5 Microstructuremor p holo gy ofGCr15steelafternormal

s p heroidizin g annealin g
4 气氛碳势处于单相奥氏体时 T10A 钢的
图6 气氛碳势处于单相奥氏体区球化
球化退火
退火时 T10A钢的碳元素分布状态

图6为气氛碳势处于单相奥氏体区球化退火时 Fi g 6 DistributionstateofcarbonelementofT10Asteeldurin g

s p heroidizin g annealin g insin g le- p haseaustenitezone
T10钢的碳元素分布状态。当炉内气氛碳势 θ 处于
成长大核心, 则发生共析转变生成片状珠光体团
LM 之间的单相奥氏体区, 低于正常碳势时, 由图6
可见, 工件表面含碳量很快由L 值降低到 θ 值。但 块, 如图7b ) 所示。
是按热力学平衡要求奥氏体与渗碳体相邻界面层的
碳元素含量须维持在L 值, 表层中形成碳元素含量
梯度, 驱使碳元素扩散, 其驱动力远大于因渗碳体表
面曲率不同产生的张力, 表层中碳元素扩散和逸出
过程成为主导。为了维持该球化退火温度下表面含
碳量 θ 、 L 点含碳量和渗碳体含碳量K 点的热力学
平衡状态, 最终结果是使表层λ 厚度的体积内渗碳
体因持续提供碳原子而逐步收缩以至消失, 随后奥
氏体含碳量继续下降趋向θ 值, 最终使λ 厚度体积
总含碳量下降到 θ 值。
由图6还可知, 如果碳势θ 值大于共析成分,
球化处理后会显示表层λ 厚度体积内, 脱碳层呈
现稀球化渗碳体形貌, 如图 7a ) 所示; 如果θ 值小
于共析成分, 冷却后表层λ 厚度的体积内会析出
散布块状铁素体加稀碳化物球化区, 过渡到内部
正常状态的球化组织。前者是因为球化冷却时,
图7 气氛碳势处于单相奥氏体区球化退火后 GCr15钢的显微
线下降及共析转变的同
组织形貌
基体奥氏体含碳量沿 A rcm
时, 析出的碳元素以残存渗碳体为核心使渗碳体 Fi g 7 Microstructuremor p holo gy ofGCr15steelafter

长大, 但是渗碳体数量减少。后者是因为冷却时, s p heroidizin g annealin gwithatmos p herecarbon

线下降时析出铁素体, 达 p otentialinsin g le- p haseaustenitezone
基体奥氏体含碳量沿 A r3

到共析成分后碳元素依附球化渗碳体析出生成稀 a dilutes p heroidizedcementite

b dilutes p heroidizedcementite+flake p earlite
碳化物球化区, 若局部残存渗碳体数量不足以构
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