Page 85 - 理化检验-物理分册2025年第三期
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段 攀，等：氨合成塔内约翰逊网丝条断裂原因
图 3 约翰逊网丝条整个截面微观形貌
Fe 1.γ-Fe
2.(Fe,Ni)
Fe
3 3.Ni-Cr-Fe
2 4.Fe
1
Cr
4
Ni
Cr
N 4
O 4 3
Mn 3 2
Si 4 1
C Mn Ni 2
Ni 1 4 4
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 10 20 30 40 50 60 70 80 90
E/keV 2θ/(°)
(a) 能谱图 (b) X射线衍射图谱
图 4 约翰逊网丝条心部能谱图及 X 射线衍射图谱
由图4可知：丝条的化学成分主要为Fe、Cr、Ni、N、 上均出现了氮元素。
C等，与AISI 321奥氏体不锈钢的成分符合；其主要 约翰逊网丝条截面的扫描电镜（SEM）形貌及
组成相为奥氏体+析出相/反应生成相，即金属间 元素面扫描分布如图5所示。红色虚线左侧颜色呈
化合物、氮化物等，心部区域主要以氮化铁为主。 现较深的区域为表面层区，红色虚线右侧颜色较浅
从图3的截面组织可见明显的渗氮层， 且渗氮层 的区域为心部区域，主要扫描元素为Fe、N 元素，
已经接近整个截面的二分之一，心部元素中也同样 可见 Fe 元素含量在表面层区域略低于心部区域，
出现了较高含量的N元素，也说明N元素的渗入深 在表面层区域存在大量的 N元素，由此可见表面形
度已经超过丝条截面宽度的二分之一，即整个截面 成了渗氮层。
图 5 约翰逊网丝条截面 SEM 形貌及元素面扫描分布
使用 X 射线衍射仪对丝条表面渗氮层进行 面渗氮层的元素面扫描分布与 X 射线衍射的结
分析，结果如图 6 所示。由图 6 可知：表面渗氮层 果相符，在表面形成了氮化物析出相，氮化物属
的主要组成相为含氮过饱和奥氏体、Fe-Cr-Ni 及 于硬脆相 [3-4] ，晶界析出氮化物具有脆化晶界的
FeCr 金属间化合物、氮化铁、氮化铬等。可见表 作用。
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