Page 30 - 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 气氛碳势处于奥氏体 / 铁素体二相区时
T10A 钢的球化退火

图8为气氛碳势处于奥氏体 / 铁素体二相区球

化退火时 T10A 钢碳元素分布状态。由图8可知,
当炉气碳势 θ 处于MN 之间时, 表层λ 厚度体积内
的奥氏体、 铁素体和残余渗碳体按系统热力学平衡

要求( 在球化温度790℃的碳含量分别由 M 、 N 、 K
表征), 与炉气碳势θ 之间形成扩散竞生, 因碳元素
扩散逸出, 经历渗碳体溶解、 奥氏体含量逐步降低至
消失、 最后生成铁素体全脱碳层。表层的碳元素扩
散途径: ①奥氏体 / 渗碳体界面的含量 L 值向工件
表面扩散, 使渗碳体逐步溶解; ②奥氏体中碳元素向
工件表面扩散逸出, 最终降低到 M 点后转变为含碳
量N 的铁素体; ③虽然表面含量θ 大于铁素体平衡
碳含量N , 但是在球化温度下表面碳原子进入铁晶
格的势垒远远大于其逸出势垒, 不可能发生渗碳效
图9 气氛碳势处于奥氏体 / 铁素体二相区
果。生成的显微组织与上节比较, 因为在高温下即
球化退火后 GCr15钢的显微组织形貌
有铁素体析出, 表层λ 厚度的体积内脱碳层体积更
Fi g 9 Microstructuremor p holo gy ofGCr15steelafters p heroidizin g
深, 由表及里分别为铁素体、 稀渗碳体和( 或) 局部片 annealin gwithatmos p herecarbon p otentialinaustenite

状珠光体团块, 如图9所示。 ferritetwo- p hasere g ion

a ferrite+dilute g lobularcementite b ferrite+dilute

g lobularcementite localflake p earlite

图8 气氛碳势处于奥氏体 / 铁素体二相区
球化退火时 T10A钢的碳元素分布状态

Fi g 8 DistributionstateofcarbonelementofT10Asteeldurin g 图10 无保护气氛球化退火时 T10A钢的碳元素分布状态

s p heroidizin g annealin g inaustenite ferritetwo- p hasezone Fi g 10 DistributionstateofcarbonelementofT10Asteeldurin g

s p heroidizin g annealin gwithout p rotectiveatmos p here
6 无保护气氛下 T10A 钢的球化退火
度下工件敞开在大气环境里球化, 表层λ 厚度体积
图10为无保护气氛下 T10A 钢球化退火时的 的碳元素扩散过程为: ①奥氏体 / 渗碳体界面的含量
碳元素分布状态。当炉气碳势 θ=0时, 即在 KP温 L 值高, 碳元素向工件表面扩散, 使渗碳体逐步溶解
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