残余奥氏体在决定马氏体钢合金的硬度、韧性和强度方面起着至关重要的作用。这些合金淬火后会形成硬马氏体相,但不完全相变会导致残余奥氏体相。
在某些应用中,如工具钢和滚珠轴承中,残余奥氏体的存在是不可取的,因为随着时间的推移,残余奥氏体会转变为马氏体,并产生相应的体积变化,从而导致膨胀、尺寸变化、开裂和失效。
在其他应用中,如转变诱导塑性(TRIP)钢,这种转变有助于提高合金的强度。在这两种情况下,测量残余奥氏体数量对于优化马氏体钢合金的加工条件以达到预期的力学性能都是至关重要的一步。
现有解决方案的缺点
残余奥氏体测量通常使用X射线衍射(XRD)进行。其他方法,如磁饱和或光学显微镜通常为XRD提供补充数据。
XRD测量标准假设样品具有随机的纹理,但大多数制造过程会产生一定数量的晶体纹理,限制了这一假设的准确性。XRD测量需要额外的仪器来旋转或摇动样品,以减轻这些影响。
XRD从相对大量的材料中获取数据。复杂形状的淬火和传热行为只能在特定位置形成残余奥氏体。XRD和磁饱和都不能提供残余奥氏体在分析体积内的空间位置。
马氏体钢中存在的碳化物可在XRD图中产生重叠峰,从而干扰残余奥氏体测量。因此,需要额外的分析来确定碳化物的存在,必须修改数据收集程序以避免碳化物干扰。
带有位置敏感探测器的XRD系统需要合金专用的参考标准来校准残余奥氏体测量,以避免重大误差。
为了揭示残余奥氏体结构,光学光学显微镜需要化学蚀刻,而化学蚀刻也可能根据感兴趣的合金而不同。此外,光学显微镜具有有限的空间分辨率。
电子背散射衍射的优点
EBSD提供了一个快速和自动化的选择,以测量马氏体钢中的残余奥氏体含量。
即使在高织构的样品中,残余奥氏体含量也能准确测量。晶体相和取向都可以在每个测量点测量,相位测量不受首选取向的影响。
残余奥氏体的空间分布可以被绘制出来,以查看分析区域内的位置。这一信息有助于了解局部相变行为,并确定哪些区域可能需要不同的热处理来控制残余奥氏体的数量。空间分布图还可以提供有关残余奥氏体形状和晶粒尺寸的信息。
结合EDS-EBSD的ChI-Scan分析可以直接识别显微组织中的碳化物相。消除了碳化物干扰,从而减少了残余奥氏体测量的模糊性。
测量是基于不需要参考样品的组成相的晶体学参数,使精确的保留奥氏体测量更容易和更快。
EBSD在50nm以下的高空间分辨率允许测量小区域的残余奥氏体。
微量分析结果
马氏体钢应用广泛,控制残余奥氏体对这些材料的力学性能和使用寿命都至关重要。欧洲杯足球竞彩
本文以燃气轮机进气导叶为例进行了应用研究。叶片以正确的角度引导气体流动,同时控制质量流量,在操作期间,它暴露在升高的压力和温度水平。
定位地图沿导叶显示回火马氏体组织的前缘和训练边缘区域,在图1.
图1所示。a) EBSD前缘方向图。b) EBSD后缘方位图。
这些区域与马氏体(蓝色)和残余奥氏体(黄色)的相图如图所示图2.前缘区域约有4%的残余奥氏体含量,而后缘为2%。
这表明,由于残余奥氏体的转变,前缘有较高的失效风险。前缘分析区残余奥氏体总体上呈随机分布,而后缘区则呈偏置分布,下部区残余奥氏体含量高于上部区。
图2。a)前缘相图,黄色为残余奥氏体分布。b)后缘相图,显示黄色的残余奥氏体分布。
EBSD相图清楚地显示了残余奥氏体的集中区域,这是用XRD分析无法观察到的。这些区域可能更容易变形、开裂和失效,并可能表明在淬火过程中存在非均匀传热。通过调整热处理工艺,可以改善材料的残余奥氏体分布,改善材料的性能。
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