电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究
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图 ５中可看 出 ， 两 种 工艺 深 腐 蚀 凝 固组 织有 很 大 的区
别 。Ｅ Ｓ Ｒ工艺 得 到 的 组 织 基 体 与 碳 化 物 过 渡 区 较 为
粗糙 ， 碳 化物 覆盖 在基 体上 面 ， 没 有 出现 明显 的呈层 片 状状 态 ， 以松 散 的条状 为 主 ， 部分 基体 内部 出 现 了大 小 不一 的裂纹 ， 如图 ５ （ ａ ） ， （ ｂ ） ， 这 可 能 是 因为 基 体 较 为
物 片层 均匀 致 密 ， 碳 化物与基 体过渡 区圆滑 ， 从 图 ５
Ｃ ｒ ， 又 因为在铸 态 Ｍ ｃ分 解转 变 时 ， Ｍ ｃ碳 化 物数 量 较 多且 长大 速率 比 ＭＣ快 ， 判 断 该碳 化 物可 能 为 Ｍ Ｃ
型 碳化 物 。根据 图 ５ （ ｆ ） 及谱 图 ６ （ ｄ ） 可知 ， 该 碳 化 物为
疏松 ， 又 由于在凝 固过 程 中 ， 包 晶和包 共 晶反应 都依 靠 碳及 合金 元 素通 过奥 氏体 包层 的长 程 扩 散 ， 导 致 相 的 成分 偏 离平衡 ， 心 部奥 氏体碳 含量 低 ， 合金 元素 比外 部 高＿ １ ； 同时也 出现 了较为 粗大 集 中的块 状碳 化物 ， 如 图 ５ （ ｃ ） ， 该 碳化 物 对 韧性 及 磨 削 性 等 力学 性 能 会 带 来 一 定 的不 利 影 响ｌ ＿ ｇ 。Ｅ Ｓ Ｒ — Ｃ ＤＳ工 艺 得 到 的 组 织 碳 化
３ ４
材 料 工 程 ／２ ０ １ ３年 ７期
ｌ ｆ ｅ ｄ ｄ ｅ ｎ ｄ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ — ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ Ｃ ＭＳ Ｘ一 ４ 口］ ．Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ —
Ｃ Ｄ Ｓ工 艺 凝 固 机 理 的 影 响 。
连续 的边界 特征 ， 基 体 和碳 化 物 之 问 没 有 清 晰 的轮 廓 界面， 呈 典 型的 盘 片状 。另 外 ， 在 Ｅ Ｓ Ｒ — Ｃ Ｄ Ｓ工 艺 得 到
的组 织 中还 发现 了 比较 多 的 “ 不 连 续 的 复 合 规则 型 ” 的碳 化 物 （ 如图 ４ （ ｃ ） ） ， 这种 碳 化 物具 有 短 棒状 特 征 生 长 于螺 旋生 长 的频繁 间断 处 。
Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ｜ ｋ ｅ Ｖ
图 ６ 实 验 钢 能 谱 图 （ ａ ） 图５ （ ｂ ） 中 Ａ； （ ｂ ） 图５ （ ｂ ） 中 Ｂ； （ ｃ ） 图５ （ ｃ ） 中 Ｃ； 图５ （ ｆ ） 中 Ｄ
Ｆｉ ｇ ． ６ ＥＤＡＸ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ
电 渣 重 熔 连 续 定 向凝 固 Ｍ２ 高 速 钢 铸 态 组 织 的研 究
３ ３
Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ／ ｋ ｅ Ｖ
Ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ／ｋ ｅ Ｖ
（ ｄ ）
、 Ｖ
Ｃａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ
１ ｒ
Ｍｏ
Ｃ －． 一
．
Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ｜ ｋ ｅ Ｖ
图 ６ 为 实验 钢在 图 ５中椭 圆部分对 应 的碳化 物及
ห้องสมุดไป่ตู้
基 体 的能谱 分析 。从 图 ６可 看 出 ： 碳 化 物 中合 金元 素 以Ｗ， Ｍｏ ， Ｖ， Ｃ ｒ 为主 ， 不 同部 位 的峰 值元 素 含 量有 所 不 同 。 由图 ５ （ ｂ ） 及结合 谱 图 ６ （ ａ ） 可知 ， 该碳 化物 较为 平直 ， 且 呈 片条 状 ， 主要 金 属元 素 为 Ｗ ， Ｍｏ ， Ｖ 且 含有 少量 Ｃ ｒ 和Ｆ ｅ ， 在 Ｗ－ Ｍｏ系高 速钢 中为典 型 的 Ｍ Ｃ型 碳 化物 ［ １ ］ 。由于 Ｍ Ｃ型碳 化物 为亚稳 型碳 化 物 ， 在加 热 时易 发生 分解 ： 据文 献 ［ １ ３ １ 指 出 高速 钢 中共 晶碳 化
图 ４为 高倍 下 Ｍ Ｃ碳化 物浅 腐蚀 的形 貌 ： 复合 型
和 不规 则形 （ 如图 ４ （ ａ ） ， （ ｂ ） ） 。复 合 型 Ｍ。 Ｃ形貌 以光 滑 的边 界为 特征 ， 呈螺 旋状 生长 ， 但很 难发 现 完整 的螺 旋， 这 主要是 因为高 速钢 中低 的碳 化 物 体 积分 数 和 高 程 度 的枝 晶组 织 造成 的 。不 规则 的 Ｍ Ｃ形 貌 具 有 不
（ ａ ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５（ ｂ） ； （ ｂ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５（ ｂ） ； （ ｃ ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ． ５ （ ｃ ）； ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５ （ ｆ ）
物 Ｍ Ｃ分解行 为可 表示为 ： Ｍ。 Ｃ＋ Ｆ ｅ （ ７ ） 一 Ｍ。 Ｃ＋ ＭＣ， 生成 的产 物 则 是 稳 定 的。根 据 图 ５ （ ｃ ） 和谱 图 ６ （ ｃ ） 可知， 由于 该 碳 化 物 为 大块 状 ， 且 富含 Ｍｏ ， Ｗ， Ｖ，
图 ５为 高倍 下实验 钢 深腐蚀 铸 态组织 的形 貌 。从
碳 化物 仍然 可见 如 图 ５ （ ｈ ） ； 但 单个 碳 化物 团取 向并不
一
致， 呈一定夹角 ， 甚至达到 了 ９ ０ 。 ， 从图 ５ （ ｄ ） ， （ ｅ ） ，
（ ｆ ） 便 可看 出 。这 可 能 是 因为 高速 钢 在 凝 固过 程 中合 金元素成分较大 ， 造成一定影 响， 同时 ， 也 由于 Ｅ Ｓ Ｒ －
富 Ｖ 的碳 化物 ， 为 ＭＣ型碳 化 物 ， 在 淬 火过 程 中 ， 该 碳 化 物易 溶入 基体 ， 对钢 的二 次硬化 有利 口 ］ 。
３ 结论
（ １ ） Ｍ２高 速 钢 在 铸 态 组 织 边 部 ， 采用 Ｅ Ｓ Ｒ 工 艺
（ ｄ ） ， （ ｅ ） ， （ ｇ ） 所示 ； 同时， 在 深 腐 蚀 过程 中部 分 海 绵 状
别 。Ｅ Ｓ Ｒ工艺 得 到 的 组 织 基 体 与 碳 化 物 过 渡 区 较 为
粗糙 ， 碳 化物 覆盖 在基 体上 面 ， 没 有 出现 明显 的呈层 片 状状 态 ， 以松 散 的条状 为 主 ， 部分 基体 内部 出 现 了大 小 不一 的裂纹 ， 如图 ５ （ ａ ） ， （ ｂ ） ， 这 可 能 是 因为 基 体 较 为
物 片层 均匀 致 密 ， 碳 化物与基 体过渡 区圆滑 ， 从 图 ５
Ｃ ｒ ， 又 因为在铸 态 Ｍ ｃ分 解转 变 时 ， Ｍ ｃ碳 化 物数 量 较 多且 长大 速率 比 ＭＣ快 ， 判 断 该碳 化 物可 能 为 Ｍ Ｃ
型 碳化 物 。根据 图 ５ （ ｆ ） 及谱 图 ６ （ ｄ ） 可知 ， 该 碳 化 物为
疏松 ， 又 由于在凝 固过 程 中 ， 包 晶和包 共 晶反应 都依 靠 碳及 合金 元 素通 过奥 氏体 包层 的长 程 扩 散 ， 导 致 相 的 成分 偏 离平衡 ， 心 部奥 氏体碳 含量 低 ， 合金 元素 比外 部 高＿ １ ； 同时也 出现 了较为 粗大 集 中的块 状碳 化物 ， 如 图 ５ （ ｃ ） ， 该 碳化 物 对 韧性 及 磨 削 性 等 力学 性 能 会 带 来 一 定 的不 利 影 响ｌ ＿ ｇ 。Ｅ Ｓ Ｒ — Ｃ ＤＳ工 艺 得 到 的 组 织 碳 化
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材 料 工 程 ／２ ０ １ ３年 ７期
ｌ ｆ ｅ ｄ ｄ ｅ ｎ ｄ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ — ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ Ｃ ＭＳ Ｘ一 ４ 口］ ．Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ —
Ｃ Ｄ Ｓ工 艺 凝 固 机 理 的 影 响 。
连续 的边界 特征 ， 基 体 和碳 化 物 之 问 没 有 清 晰 的轮 廓 界面， 呈 典 型的 盘 片状 。另 外 ， 在 Ｅ Ｓ Ｒ — Ｃ Ｄ Ｓ工 艺 得 到
的组 织 中还 发现 了 比较 多 的 “ 不 连 续 的 复 合 规则 型 ” 的碳 化 物 （ 如图 ４ （ ｃ ） ） ， 这种 碳 化 物具 有 短 棒状 特 征 生 长 于螺 旋生 长 的频繁 间断 处 。
Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ｜ ｋ ｅ Ｖ
图 ６ 实 验 钢 能 谱 图 （ ａ ） 图５ （ ｂ ） 中 Ａ； （ ｂ ） 图５ （ ｂ ） 中 Ｂ； （ ｃ ） 图５ （ ｃ ） 中 Ｃ； 图５ （ ｆ ） 中 Ｄ
Ｆｉ ｇ ． ６ ＥＤＡＸ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ
电 渣 重 熔 连 续 定 向凝 固 Ｍ２ 高 速 钢 铸 态 组 织 的研 究
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图 ６ 为 实验 钢在 图 ５中椭 圆部分对 应 的碳化 物及
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基 体 的能谱 分析 。从 图 ６可 看 出 ： 碳 化 物 中合 金元 素 以Ｗ， Ｍｏ ， Ｖ， Ｃ ｒ 为主 ， 不 同部 位 的峰 值元 素 含 量有 所 不 同 。 由图 ５ （ ｂ ） 及结合 谱 图 ６ （ ａ ） 可知 ， 该碳 化物 较为 平直 ， 且 呈 片条 状 ， 主要 金 属元 素 为 Ｗ ， Ｍｏ ， Ｖ 且 含有 少量 Ｃ ｒ 和Ｆ ｅ ， 在 Ｗ－ Ｍｏ系高 速钢 中为典 型 的 Ｍ Ｃ型 碳 化物 ［ １ ］ 。由于 Ｍ Ｃ型碳 化物 为亚稳 型碳 化 物 ， 在加 热 时易 发生 分解 ： 据文 献 ［ １ ３ １ 指 出 高速 钢 中共 晶碳 化
图 ４为 高倍 下 Ｍ Ｃ碳化 物浅 腐蚀 的形 貌 ： 复合 型
和 不规 则形 （ 如图 ４ （ ａ ） ， （ ｂ ） ） 。复 合 型 Ｍ。 Ｃ形貌 以光 滑 的边 界为 特征 ， 呈螺 旋状 生长 ， 但很 难发 现 完整 的螺 旋， 这 主要是 因为高 速钢 中低 的碳 化 物 体 积分 数 和 高 程 度 的枝 晶组 织 造成 的 。不 规则 的 Ｍ Ｃ形 貌 具 有 不
（ ａ ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５（ ｂ） ； （ ｂ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５（ ｂ） ； （ ｃ ） ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ． ５ （ ｃ ）； ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｉ ｎ ｆ ｉ ｇ ． ５ （ ｆ ）
物 Ｍ Ｃ分解行 为可 表示为 ： Ｍ。 Ｃ＋ Ｆ ｅ （ ７ ） 一 Ｍ。 Ｃ＋ ＭＣ， 生成 的产 物 则 是 稳 定 的。根 据 图 ５ （ ｃ ） 和谱 图 ６ （ ｃ ） 可知， 由于 该 碳 化 物 为 大块 状 ， 且 富含 Ｍｏ ， Ｗ， Ｖ，
图 ５为 高倍 下实验 钢 深腐蚀 铸 态组织 的形 貌 。从
碳 化物 仍然 可见 如 图 ５ （ ｈ ） ； 但 单个 碳 化物 团取 向并不
一
致， 呈一定夹角 ， 甚至达到 了 ９ ０ 。 ， 从图 ５ （ ｄ ） ， （ ｅ ） ，
（ ｆ ） 便 可看 出 。这 可 能 是 因为 高速 钢 在 凝 固过 程 中合 金元素成分较大 ， 造成一定影 响， 同时 ， 也 由于 Ｅ Ｓ Ｒ －
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３ 结论
（ １ ） Ｍ２高 速 钢 在 铸 态 组 织 边 部 ， 采用 Ｅ Ｓ Ｒ 工 艺
（ ｄ ） ， （ ｅ ） ， （ ｇ ） 所示 ； 同时， 在 深 腐 蚀 过程 中部 分 海 绵 状