Page 59 - 理化检验-物理分册2023年第三期

于艳敏, 等: 球阀表面渗碳凹坑及黑斑产生原因

图4 不同析出程度的碳元素偏聚块状析出相SEM 形貌
球阀表面部分析出相并未以块状凸起或聚集的 附近球状析出相的尺寸开始增大, 数量逐渐增多, 并
形式继续长大, 而是形成球状析出相, 其SEM 形貌如 形成团聚效应 ; 随着球状析出相团聚尺寸不断增
[ 6 ]
图5所示。由图5可知: 在形核初期, 球状析出相尺 大, 该处基体开始产生凹陷, 并伴有基体组织损失, 球
寸较小, 未形成团聚, 分布在块状析出相表面 ; 随着 状析出相和块状析出相发生脱落 ; 最终基体表面形
[ 5 ]
[ 7 ]
渗碳热处理工艺的进行, 块状析出相长大、 聚集, 且其 成凹坑, 凹坑周边伴有球状析出相的形貌组织。

图5 球状析出相的SEM 形貌
1.2.2 截面 析出的块状化合物颗粒; 将渗碳层分为 C 和 D 两个
对球阀截面进行 SEM 分析, 结果如图6所示。 区域, 区域 C 黑色块状析出相分布密集, 黑色块状
由图6可知: 渗碳层呈锯齿状, 为热处理和焊接过程 析出相平均间距约为35 μ m , 且多靠近试样表层; 区

中材料表层的典型形貌 [ 8 ] , 球阀表层距离锯尖的平 域 D 黑色块状析出相平均间距为 280 μ m , 两个区

均厚度为413 μ m , 球阀表层距离齿根的平均厚度为 域析出相尺寸并无明显变化; 球阀表层的黑色块状

352 μ m , 渗碳层中分布有黑色块状析出相, 该相与 析出相剥离于基体外, 在试样磨抛过程中并未发生
表层黑色块状析出相的形貌和尺寸基本一致, 平均 形变, 可推断其为基体内部和表层的硬质颗粒质

直径为18 μ m , 说明该相为渗碳浓度过高时基体内 点 [ 9 ] 。

图6 球阀截面的SEM 形貌
基材表面凹坑和块状析出相的 SEM 形貌如图 同区域进行分析, 结果如图8所示。由图8可知: 球

) 阀表层均匀渗碳区域无碳元素偏聚导致的黑色形
7所示, 可见黑色块状析出相与球状析出相( M 23 C 6
交替析出, 形成共生状态。 貌; 表层轻微渗碳不均区域存在因轻微碳元素偏聚
1.3 能谱( EDS ) 分析 而导致的黑色区域, 但该偏聚未形成明显析出相, 形
采用 QUANTAX 型 EDS 分别对球阀表层不 貌仍与基体保持一致; 表层明显渗碳不均区域存在

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