几种高速钢的氧化脱碳行为

D0I:10.13374/j.issn1001053x.2000.01.029 第22卷第1期 北京科技大学学报 Vol.22 No.1 2000年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feh.2000 几种高速钢的氧化脱碳行为 曹杰 项长祥) 陈冬) 秦茶”李联生) 1)北京科技大学治金学院，北京1000832)河北省治金研究院，石家庄050031 摘要高速钢V9,M2,M2Al和D606在空气介质中加热时同时产生的氧化层和脱碳层.W9 和D606随时间延长和温度增加脱碳层深度产生峰值：而M2和M2A1未见峰值，分析了产生这 些特性的原因并阐述了一些元素对高速钢的氧化和脱碳的影响， 关键词高速钢：氧化：脱碳 分类号TG142.45 高速钢在热加工和热处理加热过程中，加1.2实验方法 热介质具有氧化性时，钢的表面将产生氧化和 实验研究以空气为介质时M2和其他3种 脱碳.因此，研究高速钢加热时的氧化和脱碳特 高速钢的氧化和脱碳特性.用电阻丝炉加热，选 性，对现实的加热工艺有重要意义. 择900,1000,1050,1100,1150和1200℃6个 为此，本文选择M2和其他3种较成熟的高 加热温度，保温时间分别为20,30,40和50min. 速钢，对比研究了在相同加热介质中，不同加热 每种样品取2个试样在不同温度下保温不同时 温度和不同加热时间条件下，各钢种的氧化和 间后，空冷，然后进行失重计算和脱碳层深度测 脱碳特性.同时分析了产生这些特性的原因并 定 探讨了钢中一些合金元素对高速钢的氧化和脱 1.3氧化和脱碳的测定 碳的影响， 用电子天平称热处理前试样的质量.热处 理后，去除试样表面氧化层，并用自配的除锈液 1试样制备及实验方法 清除试样表面：然后再称试样质量.2次质量之 1.1试样制备 差（△W为样品的氧化失重：再按公式△r≈△WS 试样材料取自W9,M2,M2Al,D6064种高 将氧化失重转换成单位面积氧化损失量△，S为 速钢退火态的商品材，其中M2,M2A1为直径 试样热处理前的表面积. 中12mm圆材，w9,D606为直径10mm圆材.化 测定完氧化层厚度之后，将试样的1个端 学成分见表1.经车削去除原始表面的氧化和 面抛光，经硝酸酒精浸蚀后，在金相显微镜下测 脱碳层，将M2,M2A1切成中10mm×20mm的试 量试样的径向脱碳深度.每个试样测4点，取其 样，w9,D606切成中7mm×20mm的试样，然后用 平均值. 工业酒精清洗表面，在室温下阴干. 最后，取同一温度、同一时间处理的2个试 样的氧化失重值和脱碳深度值的平均值作为实 表14种高速钢的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of four high speed steels(mass fraction) % 钢种 C Si Mn P Cr Mo V Al W9 0.78 0.36 0.34 0.023 0.011 3.94 3.14 1.41 9.00 M2 0.82 0.30 0.32 0.028 0.010 3.94 5.50 2.02 5.78 M2A11.13 0.35 0.34 0.025 0.005 4.06 5.06 2.03 5.68 0.96 D606 0.98 0.97 0.31 0.025 0.008 3.81 2.70 1.49 4.00 1999-10-11收稿 曹杰男，25岁，硕士生

第 2 2 卷 第 1期 2 0 0 0 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi e r s iyt o f S e i e n e e a n d Te c h n o of g y B e ij in g V 6 1 . 2 2 N o . 1 F e b . 2 0 0 0 几 种 高速钢 的氧 化 脱碳 行 为 曹 杰 ` , 项 长祥 ` , 陈 冬 2 , 秦 茶 ” 李联 生 ” l )北京科 技 大学冶 金学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2 )河 北省 冶金研 究 院 , 石 家庄 0 5 0 0 3 1 摘 要 高速钢 W g , M Z , M ZAI 和 D 6 06 在 空气 介质 中加 热 时 同时产 生的氧 化层 和脱 碳层 . W g 和 D 60 6 随时 间延长 和温 度增 加脱 碳层 深度 产 生峰值 ; 而 M Z 和 M Z AI 未 见峰值 . 分析 了产 生这 些 特性 的 原 因并 阐述 了一些 元素 对 高速 钢 的氧 化和脱 碳 的影 响 . 关 键 词 高速钢 ; 氧化 ; 脱 碳 分 类 号 T G 14 2 . 4 5 高速钢 在 热 加 工和 热处理加 热过程 中 , 加 热介质具 有氧化性 时 , 钢 的表面将产 生 氧化和 脱碳 . 因此 , 研究高速钢 加 热 时 的氧化和 脱碳特 性 , 对现 实的 加 热 工 艺 有重要 意义 . 为此 , 本文选择 M Z 和 其他 3 种较成熟 的 高 速钢 , 对 比研 究了在相 同 加热介质中 , 不 同加热 温度和 不 同加热 时 间 条件下 , 各钢 种 的氧化和 脱碳特性 . 同 时分析 了产 生 这些特性 的原 因 并 探讨 了钢 中一 些合金元素对 高速钢 的氧化和 脱 碳 的影 响 . 1 试样制 备及 实 验方 法 L l 试样制 备 试样材 料取 自 W g , M Z , M ZA I , D 6 0 6 4 种 高 速钢 退 火态 的商品 材 , 其 中 M Z , M ZAI 为 直径 中12 m m 圆材 , w g , D 6 o 6 为 直径中1 0 m m 圆材 . 化 学成 分见 表 1 . 经 车 削去 除原始表 面 的氧化和 脱碳 层 , 将 M Z , M Z A I 切 成中10 m m X Zo m m 的 试 样 , W g , D 6 0 6 切 成 中7 m m X 2 0 m m 的试样 , 然 后 用 工 业酒 精清洗 表面 , 在室 温 下 阴 干 . L Z 实验方法 实验研究 以 空 气为介质 时 M Z 和其他 3 种 高速钢 的氧 化和 脱碳特性 . 用 电阻 丝炉加热 . 选 择 9 0 0 , 1 0 0 0 , 1 0 5 0 , 1 1 0 0 , 1 15 0 和 1 2 0 0 oC 6 个 加 热温 度 , 保温 时间 分别为 20 , 30 , 40 和 50 m in . 每种样 品取 2 个试 样在不 同温度下 保温不 同 时 间 后 , 空冷 , 然后 进行失重计算和 脱碳层深度测 定 . 1 . 3 氧化 和脱碳 的 测 定 用 电子 天平 称热处理 前试样 的质量 . 热 处 理 后 , 去除试样表面氧化层 , 并用 自配 的除锈液 清除试样表 面 ; 然后 再称试样质 量 . 2 次质量之 差 (A 哟 为样 品 的氧化失重 ; 再 按 公 式△: 二 △附召 将氧化失重转换 成单位面积 氧化损失 量△: , S 为 试样热 处 理 前 的表面积 . 测 定 完氧化 层 厚度 之 后 , 将 试样 的 1 个端 面 抛光 , 经硝酸 酒精浸蚀后 , 在金相 显微镜下 测 量试样 的径 向脱碳深 度 . 每个试样测 4 点 , 取其 平均值 . 最 后 , 取 同 一温 度 、 同 一 时 间 处理 的 2 个试 样 的氧化失 重值和 脱 碳深度值 的平 均值作 为实 表 1 4 种 高速钢 的化 学成 分 (质 量分数 ) aT b l e 1 C h e m i e a l e o m P o s it i o n o f fo u r h i g h s P e e d s t e e l s (m a s s fr a e t i o n ) 5 1 M n P 0 3 4 0 . 3 2 0 . 3 4 0 3 1 0 . 0 2 3 0 . 0 2 8 0 . 0 2 5 0 . 0 2 5 5 C r MO V W A I 0 . 0 1 1 3 . 9 4 3 . 14 1 . 4 1 9 . 0 0 一 0 . 0 1 0 3 . 9 4 5 . 5 0 2 0 2 5 . 7 8 一 0 . 0 0 5 4 . 0 6 5 . 0 6 2 . 0 3 5 . 6 8 0 . 9 6 0 . 0 0 8 3 . 8 1 2 . 7 0 1 . 4 9 4 . 0 0 一 `UO ō ,J内气j 弓f了 () . … nU 只 0 ù 2 ,OjQ 7 八0 n n ,且, ù 01 钢 种 W 9 M 2 M ZA I D 6 0 6 19 9 9 一 10 一 1 1 收稿 曹杰 男 , 25 岁 , 硕 士生 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2000. 01. 029

Vol.22 No.1 曹杰等：几种高速钢的氧化脱碳行为 017, 验结果 出，M2等4种高速钢的脱碳倾向不一致.W9在 1100℃时出现了峰；D606在保温20和30min 2 实验结果 时峰在1100℃，而在保温40,50min时蜂在 试样的氧化失重与温度和时间的关系见图 1050℃：M2,M2A1随时间的延长和温度的增加 1,试样的脱碳层深度与温度和时间的关系如图 其脱碳深度在不断增加， 2所示.对氧化失重而言，由图1可以看出，随 观察试样表面表明，M2的氧化层疏松，易 时间的延长和温度的升高，4种高速钢的氧化 脱落：W9,M2A1,D606的氧化层比较致密牢靠， 失重在增加：温度对M2等4种高速钢的氧化失 不易脱落.显微镜下观察脱碳层表明，试样表层 重影响更大一些，且各钢种的氧化失重的变化 为白色的铁素体全脱碳层，中心为黑色的基体， 趋势一致.对脱碳层深度而言，由图2可以看 在基体与铁素体之间有一明显的线，可能为屈 氏体过渡层，脱碳层深度的测量值为试样的边 3000 (a) 11000 2500 (b) 20 min 9000 2000 --20 min 7000 浆 1500 --30 min -40mn 5000 1000 --50min 500 3000 0 1000 900 1000 1100 1200 900 1000 1100 1200 t/℃ t/℃ 10000 2400 分 (c) -20min (d) -20 min 2000 8000 士8 1600 -50mi 6000 1200 4000 800 2000 400 0 900 1000 1100 1200 900 1000 1100 1200 t/℃ t/℃ 图1氧化与温度和时间的关系.(a)W9(b)M2(c)M2Al(d)D606 Fig.1 The weight loss by oxidation at various temperatures 0.70 (a)--20min 0.60 0.60 m (b)-20 min 0.50 0.50 一 50 min 0.40 -￥-50min 0.40 40 min --50min 0.30 0.30 0.20 0.20 0.10 0.10 900 1000 1100 1200 0 90) 1000 1100 1200 t/℃ t/℃ 0.70 0.35 --20min 0.60 ww/ 0.30 (d) 0.40 50min 0.20 -20 min 0.20 0.10 盛 智 8 0 0 -50 min 900 1000 1100 1200 900 1000 1100 1200 t/℃ t/℃ 图2脱碳层变化与温度和时间的关系.(a)W9:b)M2:(c)M2Al:(d)D606 Fig.2 The change of decarbonization layer at various temperatures

V 6 1 一 2 2 N O 一 1 曹杰 等 : 几 种高 速钢 的氧 化脱 碳行 为 验 结果 . 2 实验 结果 试 样 的氧化失重 与温度 和 时间 的关系见 图 1 , 试 样的 脱碳层深 度与温度和 时 间 的关系如 图 2 所 示 . 对 氧化 失重而 言 , 由 图 1 可 以看 出 , 随 时间 的延长 和 温度 的升高 , 4 种高速钢 的氧化 失重在 增加 ; 温 度对 M Z 等 4 种高速钢 的氧化失 重影 响更 大一些 , 且各钢 种 的氧化 失重的变化 趋势一 致 . 对 脱碳层深度 而 言 , 由 图 2 可 以看 出 , M Z 等 4 种高速钢 的 脱碳倾 向不 一 致 . Wg 在 1 1 0 0 oC 时出 现 了峰 ; D 6 0 6 在保温 2 0 和 3 0 m i n 时 峰在 1 10 ℃ , 而 在保温 40 , 50 m in 时 峰在 1 0 5 0 oC ; M Z , M ZA I随时间的延长和 温度 的增 加 其脱碳深度 在不 断增 加 . 观察试样 表面表 明 , M Z 的氧化层疏 松 , 易 脱落 ; w g , M ZA I , D 6 o 6 的氧化层 比较致密牢靠 , 不 易 脱落 . 显微镜 下观 察脱碳层表 明 , 试样表层 为 白色 的铁素体全脱碳层 , 中心为黑色 的基体 , 在基体 与铁素体之 间 有一 明 显 的线 , 可能为屈 氏体过渡 层 . 脱碳层深度 的测 量值 为试 样 的边 3 0 0 0 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 0 O 1 1 0 0 0 9 0 0 0 - 曰. - 2 0 m i l ~ 一 3 0 m i n 一盛一 4 0 m i n 一司. 一 5 0 m in 7 0 0 0 5 0 0 0 3 0 0 0 介日 · 啊水罕牟嘛í如 1 0 00 价日 · í咽水骡牟崛叻 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 00 t /℃ 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 00 t /℃ 1 0 0 0 0 」一 2 0 m i n 6 0 0 0 .- 一 3 0 一` 一 4 0 ~ 月r 一 5 0 2 4 0 0 2 0 0 0 1 6 0 0 1 2 0 0 一一 20 m i n 8 0 0 0 ~ 一 3 O m in ~ 4 0 m 玩 ~ 5 0 m 试 4 0 0 0 2 ” 0 0 0 上~ 9 0 0 1 0 0 0 t / ℃ 80 “ } 一护夕 / } 4 0 0 睡~ 一炙兰歹岁 } O 甲 一 一 { 二 ! 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 2 0 0 甲水嘱攀崛咧ǎ理、日 · 介í叫水瞩汉崛日山 t /℃ 图 l 氧 化 与温度 和 时 间的关 系 . ( a )W g ( b )M Z ( e )M ZA I ( d )D 6 o 6 F i g . l T h e w e i g h t 10 5 5 b y o x i d a it o n a t v a r i o u s et m P e r a t u er s 八U 0 C 6O 、é 1 4 八j21 … 00 八U ( a) 刁一 ~ 龙 o m i n ~ 一3 0 m i n - ` 4 0 m in 署 》 八U o0 n ù 0 勺了产O ù f ù月冲气山j, 0 八CnU 侧追蜓噢澎盔日 1 0 0 0 t /℃ 1 2 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 10 0 1 2 0 0 石ōnU 卜卜皿l nU ) 、 勺 nUn曰卜ql 且. . 八“ 0 . 3 5 0 . 3 0 t /℃ 0 . 2 0 0 . 10 , , ~ 5 0 m i n 遏侧送迎澎握已 7 0 门认 6 0 r 、 一产 一 一 2 0 m i l 一 一 3 0 m i n 0 . 2 0 写侧蜓迎形窿日 9 0 0 1 0 0 0 1 10 0 t /℃ 1 2 0 0 9 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 t /℃ 1 2 0 0 图 2 脱 碳 层变 化 与温度 和 时间 的关 系 . ( a )W g ; 伪)M Z : ( c )M Z A I : ( d )D 6 0 6 F i g . 2 T h e e h a n g e o f d e e a r b o n 祖a it o n la y e r a t v a r i o u s t e m P e r a t u er s

·18 北京科技大学学报 2000年第1期 缘到线与基体的交界处， 散 硅和铝都对氧化有抑制作用，不同的是铝 3讨论 在低温就形成氧化膜，保护作用比较明显，而硅 31高速钢的氧化和脱碳 在温度大于1100℃时才形成较致密的氧化层， 从实验结果可知，随时间的延长和温度的 作用才比较明显， 升高，4种高速钢的氧化损失量都在增加. 从图2(a),(d可以看出，W9和D606脱碳趋 高速钢的氧化不仅存在铁的氧化，还存在 势基本一致，但D606比W9相对要大一些（除 1100℃时40,50min的峰值点).这是由于钨是 合金元素及碳、硅的氧化.实验所用的4种高速 钢中的铁含量约为80%~85%，可以认为高速 增大脱碳倾向的元素四.文献[4]指出硅也是增 钢的氧化以铁为主.铁的氧化物主要是FeO,同 加脱碳倾向元素.D606中Si含量高于W9,而W 时还存在FezO,FeO,". 含量却低于W9,鉴于钨元素和硅元素对高速钢 均有增大脱碳倾向，故S的影响更明显一些. W9,D606脱碳深度产生峰值，可解释为： 在出现峰值之前，氧化速度小于脱碳速度，亦即 从图2(b),(c)可以看出，M2,M2AI的脱碳趋 此时氧扩散与铁扩散相互作用要小于碳扩散， 势也基本一致，但M2比M2A的脱碳层深度要 使得脱碳层深度逐渐增加；而在峰值之后脱碳 小，证明铝作为合金元素具有增加脱碳的趋势， 速度小于氧化速度，亦即此时氧扩散与铁扩散 这是由于A1是不形成碳化物元素，促进了碳的 相互作用要大于碳扩散，所以脱碳层开始变小， 扩散而增大脱碳的倾向) 这样就出现了峰值.在1150℃以后脱碳速度 33生产中的氧化和脱碳的预防 与氧化速度达到一个动态平衡，数值将不再变 对于M2和M2A1,实验表明，在900~ 1200℃范围内，提高加热温度和延长保温时间 化.而M2,M2AI由于氧化速度在实验温度范围 内一直大于脱碳速度，所以形成一直上升的趋 都能显著地增加氧化和脱碳深度，当轧制温度 势 高，特别是在氧化性气氛条件下加热时，其氧化 和脱碳更为严重.W9和D606的氧化和脱碳同 在实际生产中，不希望出现较深的脱碳层， 因此对于有峰值的钢种应尽量避免在峰值温度 样也很严重，同时，这2种钢种的脱碳出现峰 值，在制定生产工艺时要尽量避免在峰值温度 下进行热处理；而对于没有峰值的钢种，应尽量 采用较低的加热温度. 下热处理.针对我国高速钢生产现状，热处理工 3.2高速钢中合金元素对氧化和脱碳的影响 艺只注意时间和温度还远远不够，还应该考虑 从图1(a),(d)可以看出，W9和D606高速钢 在实际生产中对钢坯加以保护.如果只采用剥 的氧化趋势基本一致：在温度大于1100℃时， 皮去除脱碳层的方法，将会造成大量钢材的浪 D606氧化小于W9,而在温度小于1100℃时， 费而使成本增加，而采用涂层保护是符合生产 W9稍大于D606.文献[2]指出，钨对高速钢抗氧 实际的一种切实有效的方法. 化不发生显著的影响.由W9,D606的化学成分 可知，若不考虑钨含量，其他合金元素含量基本 4结论 相同，只是W9中Si的含量为0.36%，i而D606 (1)W9和D606在空气介质中加热时，同时 为0.97%.所以在温度高于1100℃时硅作为合 产生氧化层和脱碳层，并随时间的延长和温度 金元素可使抗氧化性能显著提高.其原因是在 的增加，氧化损失增加.脱碳层深度在一定温度 大于1100℃温度下加热时硅优先氧化，在钢表 下产生峰值. 面形成含Fe,SiO,的致密氧化膜，阻碍了氧的扩 (2)M2和M2A1在空气介质中加热时，同时 散 产生氧化层和脱碳层，并随时间的延长和温度 从图1(b),(c)可以看出，M2和M2A1的氧化 的增加，氧化失重和脱碳深度都在增加. 趋势也基本一致，但M2比M2A1的氧化损失量 (3)铝和硅对高速钢的氧化具有保护作用， 要大，尤其是在低温(900-1000℃)下更为显著. 但均有增加脱碳的倾向. 其原因是，加热时M2AI中的铝优先氧化，在钢 表面形成含AO,的致密氧化膜，阻碍了氧的扩 (下转30页)

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0年 第 l期 缘到线 与基体 的交 界 处 , 3 讨 论 3 . 1 高速钢 的 氧 化 和 脱碳 从实验 结果 可 知 , 随 时 间 的 延长和 温度 的 升 高 , 4 种高速钢 的氧化 损 失量都 在增加 . 高速钢 的氧化 不 仅存在 铁的 氧化 , 还 存在 合金元素及碳 、 硅 的 氧化 . 实验所用 的 4 种高速 钢 中的铁 含量约 为 80 % 一 85 % , 可 以认 为 高速 钢 的氧化 以铁为 主 . 铁 的氧化物 主 要是 eF o , 同 时还存 在 F e Z O 3 , F e 3 O 4〔,〕 . Wg , D 6 O6 脱 碳深度产 生 峰值 , 可解释为 : 在 出现峰值之前 , 氧化速度 小于脱碳速度 , 亦 即 此 时 氧扩 散与铁扩 散相 互作用 要小于 碳扩散 , 使得 脱碳层深度 逐渐增 加 ; 而 在峰值之 后 脱碳 速度 小于 氧化 速度 , 亦 即此 时 氧扩 散与 铁扩散 相 互 作用 要大于碳扩 散 , 所 以脱碳层 开 始变 小 , 这样 就 出现 了 峰值 〔1 . 在 1 1 50 ℃ 以 后 脱 碳速度 与氧 化速度达 到一个动 态平衡 , 数值 将不 再变 化 . 而 M Z , M Z IA 由于 氧化速度在 实验温度范 围 内一 直大 于 脱碳速度 , 所 以形成一 直上升 的趋 势 . 在实际 生产 中 , 不 希望 出现较 深的 脱碳层 , 因此对 于 有峰值 的钢 种应尽量避 免在 峰值温度 下进 行热处理 ; 而 对于 没有峰值 的钢种 , 应尽量 采用 较低 的 加热温 度 . .3 2 高速钢 中 合金 元 素对氧 化 和 脱碳 的 影响 从 图 1( a ) , ( d )可 以看 出 , W g 和 D 6 0 6 高速 钢 的 氧化趋 势基本 一 致 : 在温 度大于 1 10 0 ℃ 时 , D 6 O6 氧化 小 于 Wg , 而 在温 度小于 1 10 0 oC 时 , w g 稍大于 D 6 o 6 文 献 2[ 1指 出 , 钨对 高速钢 抗氧 化不 发生 显 著 的 影 响 . 由 Wg , D 6 06 的 化学成 分 可知 , 若不考虑 钨含量 , 其他合 金元 素 含量 基 本 相 同 , 只 是 Wg 中 5 1的 含量 为 0 . 3 6 % , 而 D 6 0 6 为 .0 9 7 % . 所 以在温度 高于 1 10 ℃ 时硅 作为合 金 元 素 可 使抗 氧化性 能 显著 提 高 . 其 原 因是 在 大 于 1 10 ℃ 温度 下加 热 时 硅优先氧化 , 在钢 表 面 形 成含 F e Z is 0 4 的致 密氧 化膜 , 阻碍 了氧 的扩 散 〔3 , . 从图 1( b ) , ( e )可 以看 出 , M Z 和 M Z A I 的氧化 趋势 也 基本 一致 , 但 M Z 比 M ZA I 的氧 化损 失 量 要 大 , 尤其是 在低温 ( 9 0 一 1 0 0 ℃ ) 下 更 为 显 著 . 其 原因 是 , 加热 时 M ZA I 中 的铝 优 先氧化 , 在钢 表面 形 成含 A 1 2 0 : 的致 密 氧化膜 , 阻 碍 了氧 的扩 散 〔3 , . 硅和 铝 都对氧化 有抑制作用 , 不 同 的是 铝 在低温就 形成氧化膜 , 保护 作用 比较 明显 , 而硅 在温 度大于 1 10 0 ℃ 时才形成较 致密 的氧化层 , 作用 才 比较 明显 . 从 图 2 ( a ) , (d) 可 以看 出 , W g 和 D 6 0 6 脱 碳趋 势 基本一 致 , 但 D 6 06 比 Wg 相 对 要 大一 些 ( 除 1 10 0 ℃ 时 4 0 , S Om in 的峰值 点 ) . 这 是 由于 钨是 增 大脱碳倾 向 的 元 素 『2 , . 文献 「4] 指 出硅 也 是 增 加 脱碳倾 向元 素 . D 6 06 中 is 含量 高于 W g , 而 W 含量 却低 于 Wg , 鉴 于钨元素和 硅元素 对高速钢 均 有增大 脱碳 倾 向 , 故 is 的 影响更 明 显 一 些 , 从 图 2 ( b ) , ( e )可 以看出 , M Z , M ZA I的脱碳趋 势 也 基本 一 致 , 但 M Z 比 M ZA I 的 脱碳层 深度要 小 , 证 明铝作 为合金元素具 有增加脱碳的趋 势 . 这 是 由于 A l 是不 形成碳化物元 素 , 促进 了碳 的 扩散而 增大脱碳 的倾 向 〔3] . .3 3 生 产 中的 氧化 和 脱碳 的 预 防 对 于 M Z 和 M ZIA , 实验 表 明 , 在 9 0 一 1 2 0 0 ℃ 范 围内 , 提高加热温度和 延 长 保温 时 间 都 能显著地增加 氧化和 脱碳深 度 . 当轧制 温度 高 , 特 别是在氧化性气氛 条件 下加热 时 , 其氧化 和 脱碳 更 为 严重 . Wg 和 D 6 06 的氧化和 脱 碳 同 样 也 很严重 , 同 时 , 这 2 种钢 种 的脱碳 出 现峰 值 , 在制 定生 产工 艺 时要尽量避免在峰值 温度 下 热 处理 . 针对我 国高速钢生 产现状 , 热处 理工 艺 只 注意 时 间 和 温度还远远 不 够 , 还 应该考虑 在 实际 生 产 中对钢坯加 以保 护 . 如果 只 采用 剥 皮 去 除 脱碳层 的 方法 , 将会造成 大量钢 材 的浪 费而 使成本 增 加 , 而采用涂层保 护是 符合生 产 实 际 的一种 切 实有效 的方法 . 4 结论 ( l ) W g 和 D 6 0 6 在空 气介质 中加 热 时 , 同 时 产 生 氧化 层 和 脱碳层 , 并 随 时 间 的延长和 温度 的增 加 , 氧化损失增 加 . 脱碳层 深度在一 定温度 下 产生 峰值 . (2 ) M Z 和 M ZA I在 空 气 介 质 中加 热 时 , 同 时 产生 氧 化层 和 脱 碳层 , 并随 时 间 的延 长和 温度 的 增加 , 氧化 失重和 脱碳深度 都在增加 . (3) 铝和 硅 对高速钢 的氧化 具 有保护 作用 , 但均有 增加 脱碳 的倾 向 . (下 转 3 0 页 )

·30· 北京科技大学学报 2000年第1期 Inclusions in Electroslag Remelting and Continuous Casting Bearing Steels ZHOU Deguang,CHEN Xichun,FU Jie,WANG Ping",LI Jing",XU Mingde 1)Metallurgy School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Daye Special Steel Co Daye,Huangshi435001,China ABSTRACT Changes of oxygen and inclusion during electroslag remelting(ESR)of bearing steel have been investigated.Although the oxygen content in ESR steel is higher than that of continuous casting(CC) steel,the fatigue life of ESR steel is higher than the latter because of its less large size and well dispersed in- clusions. KEY WORDS bearing steel;electroslag remelting;continuous casting;inclusion 米米※※米米米米米*米米米米米米米米米米米米米米米*米米米米米来米米米米米米米米米米米 (上接18页) 参考文献 3曹杰，项长祥，陈冬，等.M2和M2AI高速钢的氧化 1陈德和.钢的缺陷.北京：机械工业出版社，1977 和脱碳.特殊钢，1999,8(20)：19 2托马晓夫HI.金属腐蚀及其保护的理论.北京：中 4潘复生，周守则，丁陪道，等.硅对高速钢机械性能 国工业出版社，1964 的影响.四川冶金，1990(1)：62 Oxidation and Decarbonisation Behavior of Several High Speed Steels CAO Jie,XIANG Changxiang",CHEN Dong,OIN Cha,LI Liansheng" 1)Metallurgy School,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Metallurgical Research Institute,Shijiazhuang 050031,China ABSTRACT The oxidation and decarbonisation behavior of high speed steel W9,M2,M2Al and D606 heated in the air were studied.The results showed that the weight loss by oxidation and depth by oxidation of four high speed steel increase in the air,when the temperature and times increase.The reasons of oxidation and decarbonisation behavior were analyzed.Influence of Si,W,Alelements on oxidation and decarbonisation of high speed steel were discussed. KEY WORDS high speed steel;oxidation;decarbonisation

. 3 0 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 0 年 第 l 期 I n c l u s i o n s i n E l e e t r o s l a g R e m e lt i n g an d C o n t inu o u s C a s t i n g B e ar i n g S t e e l s 2 1了o U D e g u a 馆 ` , , 〔界E刃 iX c h u n ` , , F U ieJ , , , 恻刃G p i叮 , , , IL iJ 叮 , , , 刃U iM n 罗北 2 , l )M以 a ll u r g y S c ho o l , U S T B e ij l l l g , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C h in a Z ) D ay e S P e e i a l S t e e l C o D 盯 e , 日1 1 an g s h i 4 3 5 0 0 1 , C h in a AB S T R A C T C h an g e s o f o Xy g e n an d i n e l u s i o n d u r ign e l e e tr o s l a g re m e lt i n g (E S助 o f b e ar i n g s t e e l h a v e b e e n ivn e s t i g at e d . A l hot 雌h ht e o Xy g e n e o nt e in i n E S R st e e l 1 5 h i g h e r ht an ht at o f e o in inu o u s e a st in g (C C ) s te e l , ht e fat igu e life o f E S R s t e e l 1 5 h ihg e r ht an ht e 1 a t t e r b e e au s e o f it s l e s s 1 a r g e s i z e an d w e ll d i s P e r s e d in - c l u s i o n s . K E Y W O R D S b e ar in g s t e e l: e l e e tr o s l a g r e m e lt i n g ; c o n t iun o u s c a st in g : in c l u s i o n (上接 1 8 页) 参 考 文 献 1 陈德 和 . 钢 的缺 陷 . 北京 : 机械 工业 出版 社 , 1 9 7 7 2 托 马晓夫 H 只 . 金属 腐蚀 及其 保护 的理 论 . 北京 : 中 国工业 出版社 , 1% 4 曹杰 , 项长 祥 , 陈 冬 , 等 . M Z 和 M ZAI 高速钢 的氧 化 和 脱碳 . 特 殊钢 , 1 9 9 9 , 8 ( 2 0 ) : 1 9 潘复 生 , 周 守则 , 丁陪道 , 等 . 硅 对 高速钢机 械性 能 的影 响 . 四川冶 金 , 19 9 0 ( l ) : 6 2 O x i d at i o n an d D e c a r b o n i s a t i o n B e h va i o r o f S e v e r a l H i g h S P e e d S t e e l s CA O iJ e ` ), 尤阴刀 G hC a 月 g x i a雌 , ), 〔汤嗯 N D o褚 , , C脚 hC a , , , 五了五ian s h e 馆 , , l ) M e t a ll l l堪 y S e h o o l , U S T B e ij i n g , B e ij in g 10 0 0 8 3 , C h i n a Z ) M aet ll u r gi e a l eR s e ar e h l n st i t ll t e , S h ij i a z h u an g 0 5 0 0 3 1 , Ch i n a A B S T R A C T hT e o x id at i o n an d d e c a r b o n i s at i o n b e h va i o r o f h i g h s P e e d st e e l W g , M Z , M ZA I an d D 6 0 6 h e at e d i n ht e iar w e r e s ut d i e d . hT e r e s u lt s s h o w e d ht at t h e w e i hgt 1 0 5 5 勿 o x id iat o n an d d e Pht b y o x id iat o n o f fo ur h i g h s Pe e d s t e e l icn r e a s e i n ht e a ir, w h e n ht e t e m Pe r a it l r e a n d t im e s icn r e a s e . Th e er a s o n s o f o x id at i o n an d d e e a r b o n i s at i o n b e h va i o r w e r e an a l y z e d . I n fl ue n c e o f S i , W, A l e l e m e nt s o n o x id iat o n an d de c a r b o in s at i o n o f h i g h s p e e d s t e e l w e r e d i s c u s s e d · K E Y W O R D S h ihg s Pe e d s t e e l: o x id at i o n: d e e a r b o n i s at i o n