國產低鉻高速鋼脫炭層的X線測定

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1960.06.009 國產低鉻高速鋼脫炭層的X線測定 金禽物理教研组 一、序 高速翻在热处时，常常发生脫腿现像，引起机械加工时的浪費，或工具霞量的降 低，因此测定高速解中脫碳层的深度及各的含殿最其有重要的工业意义。 高速鳊脱碳层的深度一般可用金祖历街，度调最，化学分析和x射線分祈等 方法。 用金相方法測定高速翻中的脫碳层一微利用碳含量对于馬氏体点的影响由于鲷中含 有酸化物等粗成物利用金相方法调龙要面不同深度的含酸量，是很困难的。虽然苏联 CanoBcKui敦授制定了-·种测定高速翎脱膜层的方法，但是处理此較健杂。显微硬度法 也不易精确测出脱膜层的厚度，化学分祈方法系将武样一层层革削，而后將碎骨进行含 硬盘分析，由于高速飒具有较高的膜度切削加工困难而且形膜层很藏，切削所得武样不 够化学分析之用，因此高速弼脱碳层的测定是是期以来未得解决的問题。 采用x射線方法可以克服上逃困难。 二、研究方法： 捌中馬氏体具有四方点陣，因此具行(011)~(110)的双線。在含膜量校低，朵用 常用的的照相机时(011)(110)双棕联合为一条宽線，其宽度随含腿量增m而增如， ,利用这个关系可以调定高速獬脫配后，过淬火所得到的周氏体（淬火前的奥氏体） 中的含股最。 用X射線法測定高迟锅脫腺层时将高速洲淬火成为馬氏体，然后测定距表面不 间深度的含酸量，可以判明脱碳的情况。 在下逃的武题中朵用x射缺的平武样法。 首先制定不同成份的碳郭中馬氏体含凝最与(011)一(110)腺宽度的标谁曲線， 然后与高速鋼的结果进行比較(2)。 制作标准曲积的方法： 將已知含酸量为0.346、0.39？：、0.42,0.57%、0.23%、.077%六孙碳阙制战 1一1.5Cm谊徑的圆柱，在邀爐中酒热5分鏡，然后在1000°C塔貔中保温4分鐘，再在 NaoH水溶液中淬火。 处理后的样品用10%的硝酸酒清溶被触表面並用酒特滌麦面洗浮。 x射線照相使用德拜摆动相机摆动角为山6°，用盗阳极，40KV,10A。 利用显微光度計测出底片上馬氏体(011)(110)腺的宽度与含欧登的关系如图 1所示。 高速鲷脱锻， *我院工藕亲金相热虞理教研組所研究出來的高速鋼新品校

爵座 低 路 高速 铜 脱 炭 居 的 稼 浏 定 X * 金 膺物 理教研报 ~ 、 掺 言 高速剑在热处理时 , 常常发 生脱碳现像 , 引起机 械加 工 时的浪费 , 或工具 熨最的降 低 , 因此测定高速绷 中脱破层的深度及 各 层的含碳母其有重要的 工业意 义。 L 高述粼脱破层的深度一般可 用金柑分析 , 显认放 度侧量 , 化学分析和 二 射腺分析等 方 法 。 用金相方法测定 高速荆 中的脱碳层一 放利 用股含量对 于拼氏体点 的影啊由于铜 中含 有砂化物等粗成物利 用金相 方法撕定断表瀚 不时深 度的含碳量 , 是很困难 的 。 虽然苏联 奋 C a 助助。 八 教授制 定 了一种溯 定 高远别 脱碳层的 方法 ; 但是处理 此较复 杂 。 显微硬度法 也不易全青确浏出脱破层的厚度 , 化学分析方 法系 将扰样 一县 层率靓 , 而后 脸碎居进行含 破量分析 , 由于 高速铜具有较高的 11更度 · 切削加 工困 难而且脱碳层很薄 , 切 削所得藏样 不 够化学 分析之 用 , 因此 高速锅脱费层的洲定是 橱期以 来未 得解决的 尚题 。 采用 x 射徐 方法可 么克 服上述 困难 。 二 、 研究方法 : . 绷 中玛氏 体其有 四 方点障 , 因此熟有 灯0 1 )一 ( 1 10 ) 的双徐 。 在含碳量被低 , 采 用 常用的的 照相机时 ( 01 劝 ( 1 。 ) 双徐联 合为 一 条霓徐 , 其竟度随含破量增加面 增 加 , , 利用这 个关系 可以侧定高速朋 脱碳后 , 魁过淬火所得到 的将氏体 ( 淬火前 的奥氏 体 ) 中的含破量 。 用 x 射扬l法侧定 高逗铜脱旋层日弱拚高越铜淬火成 为揭氏体粗揪 , 然后 测 定断表面 不 同澡度的含碳量 , 可以$lJ 明脱碳的 情况 。 在下越的藏脸 中采用 x 射裁芝的 平就样 法 。 首先制 定不 同成份的碳挪 中撼氏 体含碳量 一 与 ( 0 1劝 一 ( 1 1的 腺 冤度的标 准 曲腺 , 然后 与高速胡的拮果进 行此较 ( 2 ) 。 制 作标 准 曲探的方法 : 特已 知含碳量 为。 , 3 4 % 、 0 , 韵孔 , 、 o 铝 为 、 0 . 5 7 灿 、 也 , 邪% 、 . 07 7 % 六种碳调制成 1 一1 . S C m i直攫的 固住 , 在哎墟 中预热 5 分轰 , 然后在 1 0 0 “ C熔唤 中保温 4 分趁 , 再在 N a ol 水落液 中淬火 。 处理 后的 样 品用10 % 的稍酸活 精落液 腐触表面业 用洒才韶降表 面 洗泽 。 x 射徐照 相使 用德拜 摆功相 机摆动 角为 上 6 “ , 用铬阳极 , 如 K V , 工。m A 。 利 用显微光度补测出底片上梅氏 体 〔0 叉1 ) 一 叮1 10 ) 徐 的宽度与 含破是的 关系如 图 1 所示 。 高速翩脱破 , * 我院 工协 系金相 热虎理胶研奴所研 完 止来 的高逐翎析品 拉 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1960. 06. 009

70 钢院學报 1.高速銅化学成份：0.9-1.0%c,9-100w,1-2%Cr,2-2.6%v,0.8一 0:9%Mo。 2.祥品处理，在1250°℃的避爐中保温10分鐘，用淀子油淬火至无1煙时再放入 140°℃的油中进行的二次淬火，滑除内应力。 8.照相方法：將样品麦面用砂紙輕輕磨擦，除去表面的氧化物，然后用王水擦其 表面使被照面清洁。 ,照相时使样品与x線成35°角，为了使(011)一(1I0)腺强度均勻，在照的过程 中”武样在35°土6°范倒内摆动。 所以染取35°是根据公式tan中=sin20 c02+R讣红出米的，焉氏体(01)-110 線的0角为28°，R为相机的牛征，r为武样距光辋的进光縫的距离。中为入射線与武样 表面所成角度，算出中=3°C~5°C。照相条件与洗相条件每大武验均保持不变。 ·4.刻层方法。 ·1.腐触法，王水（微湿），优点腐蚀快，缺点表面不光亮，有裂牧， ··ii.电解法，H,P0465%,H2S04)256,日2010%，优点表面光亮无裂救，缺 点腐触速度慢。 因此在剝层的过程中先用王水腐蝕，然后电解，並且配下每次剝去的厚度，测量厚 度韺差为士0.005m,武验进行直到剁触深度增加而欲条宽度保特不变时为止。 三、結果 用上远方法求出每一层的(011).一(110)象的%度由不同层的馬氏体(011)一 (110)線度在标准曲额上找出相应的馬氏体舍碳量，：然后再根据宽度与找出的含儆 量作出曲線。 这样就得出在脫硬层中馬氏体含碳量的分布和乾酸层的厚度。实驗結果得出高速網 脱胶层的厚度为0.21士0.05mm。 四、豺論和結論 火家知道可能使馬氏体反射象宽度发生变化的因素計有： 1.馬氏体晶中的畸变（或称微观内应力）的存在， 2.馬氏体晶体内嵌襲块的翻化， 3.馬氏体晶体中化学成分的微观不均匀， 4.馬氏体中含陨量和其他合金元素含量的变化以及， 5.平板武栏播照x光相时的聚，条件。 我們考忠到上逃諾因素，为了消除Ⅱ畸变，嵌塞块，化学成份微说不均匀性可能发 生的影响，故选取(011)一（110)線测最它的凳度的变化，因为这些因素对于小6角 反射線(011)一(110)宽度的影响都是可以忽略不計的，为了消除几何条件对反射绿 党度的影响，朵取了不板武样的聚攝照。实驗証谫：对于同一武样按照聚焦条件与不 按聚焦条件（武样均摆）攝照所得(011)一(110)線的宽度有很大的区别，后扑宽得

一 刻 院 祭报 7 0 1 . 高速细化学 成像 0 . 一 9 1 . % 0 c , 9一 1 0 头 , w , 1下 2 % c r , 2 一 2 · 6 % v , 0 · 8一 。哪` M o 『 一二 - -一 - - 一 - - 一一 2 . 样 品处理 , 在 妞印 。 .C 的维谊中保温 10 分兹 , 用淀子 油淬火至 无 自娅时 再 放入 1如 “ C 的 油 中进行 的二次淬火 , 消除内应力 。 3 . 照 相方 法: 牌样品表面 用砂抵视鲤磨擦 , 除去表面 的氧化物 , 然后用王水擦其 表面使被照面 清 洁。 “ . 照相 时使样品与 x 腺成肠 。 角 , 为 了使 ( 0 1 1 ) 一 ( 1 1的 森强 度 均匀 , 在 照的过程 中; 献样在 35 “ 土 o6 范圃内摆动 。 n2 0 所以采取35 “ 是根据公式 t an 中 二 一一竺兰圣i丝望 ~ 汁算 出来的 ~ , 、 . 互、 C O S 艺U 十 —r 、 禺氏体 ( 01 1 ) 一( 1 1 0 腺钓 o 角为2 8 “ , R 为相机的 半视 , r 为款样距 光稍 的进光耀的距离 。 中 为入 射腺 与藏样 表面 所成角 度 , 算 出中 一3 O c 一3 5 “ C 。 照 相条 件与 洗 相 条件每鑫藏麟均保持不变 。 4 . 剥层方 法 。 1 . 腐触法 , 王水 (微温 ) 1 1 。 电解法 , H 3 P O 4 ’65 % , 优 点腐触 快 , 缺点表 面不光亮 , 有裂杖 , H Z S O 4 ) 2 5 % , 月 : 0 10 % , 优 点表面 光亮无裂 叙 , 缺 点 腐触速度 慢 。 因此 在剁 层的过程 中先栩王水腐蚀 , 然后 电解 , 盆且韶下每次刹去的厚 度 , 测 址厚 度改差 为 士 0 . 0 石m n 】, ;武翻进行 应到剥触深 度增 加而旅 条宽度保持不变时为 让 。 三 、 精 果 用上远方法 求 出每一层 的 ( 0 1 1 ) 一 ( 1 1 0乡徐的 霓度 由不伺 层 的踢 氏体 `01 1 ) 一 ( 1 10 ) 腺宽变在标 准 曲腺上找出相 应 的揭氏 体含醚量 , 然后再根 据宽 度与 找 出的含旋 量作 出曲腺 。 这 样就得出 在脱碳层中婚氏 体含破量的分 怖和脱破层 的厚度 。 实 输精果 得出高瘪细 脱硬层 的厚度为 .0 2 1 生 0 . O5 im n 。 四 、 尉防和桔输 天家知道可能使 禹氏 体反 射腺竟度发 生变化 的因素补有 : 俗 ’ 1 . 代 氏 体 晶中的 畸变 (或 称微观 内应 力 ) 的存在 , 2 . 梅氏 体晶 体内嵌镶块的初化 , 8 . 揭玲体 晶体 中化学成 分的微观 不均 匀 , 4 , 揭季体 中含碳量和其他合 金无素含量的变化以 反 , ` 丘 平板藏样摄照 x 光格时 的聚焦 条件 。 一 户 我摺考虑 到上 述 藉因素 , 为 了消除 万畸变 , ` 嵌 妙块 , 化 学成份微尾兑不均匀性可 能发 华的影响 , 故 选取 ( 01 劝 一 ( 1 10 ) 腺测量它 的 寞度 的变化 , 因 为这些 因素对 于小 口 角 辱射很 ( 。 1 1) 一 ( 1 1 0 ) 霓 度的影响都是可以忽略不 升 的 , 为 了浩除 J计寸条件对反射腺 霉度 的影响 , 采取 了 平板 拭样 的聚焦摄照 。 实 肪靓明 : 对 于同 一藏样按 照聚焦条 件与 不 荡聚焦 条件 ( 藏样均摆 ) ’ 摄照所得 ( 01 劝 一 ( 1 1田 徐 的 冤度有很大的 区 别 , 后 者霓得

第十三期 -71一 很多，按照聚焦条件摄照所得(011)一(110)線宽度架得多而且有重复性，武样在偏 离聚焦位置的不大角度内（土6°）左右摆动，对反射線聚焦的影响应当很小，而且每次 照相均保特在相同的几何条件。 馬氏体品体中所含合金元素对于(011)~(110)線的度似乎会发生一些泛啊， 但是我們考虑到在这种国产低鉻高速铜中舍9一10%的W,1-2%Cr,2~2.6%v,0.8 -1.06I0,(化为原子%，約为：3-3.2%W,1.2-2.2%Cr,2.2-2.8%v,~0.5 %Mo)。Cx的消徑与Fc厚子湘差不大它溶于u-Fe中对于Fe原子的点障常数彩响很小 ,根据新近的数据2.26%（的）Cr增m0.0012x(3)2.87%(原)V增加，0.0028kcx(4) ,1.636(原)，W增加0.0063kx(5),0.75-1.0%(原)Mo婚m0.001kx(6)其中以 W的影响較为显著，但是要知道这些合金元素一部份系存在于酸化物相中，所以实际上 这些合金元素（期使W)对于馬氏体的点隙常数的影响是很小的。而且大家都知道馬氏 体晶体的四方性主要系由于碳所引心的。再者在研究的高速鋼馬氏体中所含少量合金元 素对馬氏体点障常数所把的一点变化在小角区域也显示不出来，对(011)一(110)線 的宽度不应有影响。 基于上述考虑可以断等(011).(110)额宽度的变化主要是由于馬氏体巾含限量 的变化所引思的。因此可以根据(011)一(110)線宽度的变化来测定脱酸层中以及未 脫碳馬氏体中含欧是的变化，这样既可以训定出高速镧股酸层的饪度同附也得到了股儆 县中碳份的分你。 因此我們認为上逃方法可以用来测定，用金粗法显微硬度法，或，其他方法所不能测 定或不便定的一切绸的脱酸层。 关于高速鋼脫脱层周题，进一步还可以研究合金元素特别是鉻对于脱硬层厚度的影 响。 蕃者文献 (1)O.A.Tenncp,MHcTpyMeHTanbHLIc cTani,62-67 (1955) (2）M.A.Πepkac,Πpo6 neMbt Meranna3 eyneHua n ou3 aKH MeTannoB,6,363- 371,(1959)● (3)A Handnook of Tatticc spacings,and structutreof Mefals and AIIOYS,pearson,1958,P533 (4)同(3)P.663, (5)同(3）P.664。 (6)同(6)P.635。·

第十 三期 , 一 了1 一 很多 , 按照聚焦 条件摄照所得 ( 0 1劝 一 ` 1 1 0 夕腺 霓度窄得多而 且有重复性 , 就样在偏 离 聚焦位置 的不大 九度内 〔士 护 ) 左 右摆动 , 对反 射腺聚焦的影响应 当很小 , 而 且每次 照 相 均保待在相 同的 几 何条件 。 巧氏 体 晶体 中所含合 金元素对于 ( 0 1 1 ) 一 仁 1田 腺 的 霓度必乎会发 生一些影响 , 但是我俩 考 虑到在这种 国产低路高速荆 中含有百~ 10 % 的 W , 卜 一 2 % C r , 2 一 2 . 6 % v , 0 . 8 一岌 . 0 % M 。 , (化 为原 子沁 , 狗 为: 3 一 3 2 % w , ` 1 . 2一 2 . 2 % C r , 2 . 2 一 2 . 8 % v , ~ 0 . 5 % M o) 。 C , 的政 视与 F e 厚子相 差不 大它 溶 于 。 一 F e 中对 于 P e 原 子的点障常数影 响很小 , 根据新沂 的数据 2 26 % ( 的 ) C r 才增 加0 . o 12 k 父 (幻 、 2 . 87 % (原 ) v 增 加 , 0 . 。。 2 8 kx ( 4) , .1 邸 % ( 原 夕 , W琳加 0 . 0 06 汰 x ` 5 ) , 0 7 5 一 1 . 0 % ( 原 ) M O 增加0 . 0 01 kx (句其 中以 W 的影响校为显著 , 但是要知道 这些合金元 素一部份 系存在于酸化物 相 中 , 所以实 际上 廷些合金元素 f 即使 W ) 对于 踢氏 体的点 障常数 的影响是 很小 的 。 而 且大家都知道 揭氏 体 晶体的酒 方性 主要系 由于碳所 引起的 。 再者在研究 的高速痢思氏 体 中所含少量合 金元 素对巧氏 体点障 常数所起 的一 点变化在小角区域也显 示不 出来 , 对 ( 0 1 ) 一 ( n o) 腺 的竟度刁七应 有影响 。 基于 上述考 虑 可以 断 言 ( 0 1 ) 一 ( 1 1的 腺 冤度 的变 化主要是 由 于踢氏 体 中含碳量 的 . 变化所引起 的 。 因此 可以根据 ( 。 1 1华一 灯n 的 很冤 度的变化 来测定脱碳层 中以 及 未 脱碳揭民体 中含荻最的变化 , 这 样 既可以 移tjJ 定出高速 铜脱破层的 厚度同时也得到 了脱淡 层 中破份{为 分研f 。 因此 我卿 赘为上述 方法 可以用来 测定 , 用金相法 显微硬度法 , 或洪他方法所不能 ml 定或不便定的一切剔 的脱碳层 。 关 于高速 铜脱破层尚题 , 进一 步还可以研究合金元素特 别是貉对 于脱破层厚度的影 如 响 。 寥 者 文 献 〔} 一 ) 幻 . A r 。 ” J , 。 p , “ H e T p y M o H ` “ “ 、 H “ “ c : “ ” , ; , 能 一石7 ( 1 9 5` ) ( 艺 ) M . 几 . n e p : a e , fl p o 6 o e M H M e : “ ” “ 启 e y ; e H , ; 二 ” 中1、3 a K ” 。 e 二 a IJ ” o ” , 6 , 3昭 一 邵i , ( i 。。。) . ( 3 ) A H a (n l n 0 Ok o f l , a t t i (: c s p a e i n g , , an d o t r u e t u t r e o f M e f a l o a dn lA lo 丫S , pe 盯。帕 , 19 5 8 , P 邪3 ( 4 ) 同 ( 3 ) P . 6 6 3 , ( 5 ) !司 ( 3 ) P . 6 6 4 。 ( 6 ) 同 ( 6 ) P . 6吕5 。 ·