耿志达等：凸对中碳低合金耐磨钢组织和性能的影响 *909* 知，1“和2*钢的磨损机制主要为显微切削，局部出现了 比2钢的宽，同时沟槽的深度较2钢深，所以其磨损 疲劳磨损，疲劳磨损出现在沟槽的边部，经过反复挤 量高于2钢.在同样的磨损条件下，添加微量的Nb, 压，达到材料疲劳极限，在基体上出现了碎片.从切削 磨损量从1*钢的34.1mg降低到2钢的32.9mg,抗磨 磨损图可以看出，1钢的磨损表面的切削沟槽的宽度 性能提高了3.5%. 10 Hm 1博特4 10 jm 1234 图6磨损形貌.(a)1*钢：(b)2*钢 Fig.6 Morphology of abrasion:(a)Steel 1:(b)Steel 2* 3分析和讨论 的第二相粒子尺寸较大，大小在30~200nm之间不 等.透射电镜观察中发现，大部分是圆形颗粒的NbC 2钢比1钢的硬度高的原因是奥氏体晶粒的细化 析出.通过Thermal--Calc软件进行热力学分析验证， 和第二相粒子的析出强化，而晶粒细化是韧性提高的 图8为不同温度下FCC相的存在状态及不同相的质 主要原因.透射电镜观察到2钢中第二相粒子形貌， 量分数.由图可知，第二相主要是富含Nb和C的NbC 见图7(a).在基体上分布着大量的圆形细小第二相 以及富含Ti和N的TiN,由于含Ti第二相颗粒大，Ti 粒子，大部分第二相粒子尺寸在6~12nm之间.在随 含量比较低，粒子数量比较少，在电镜下很难观察到. 机的照片中统计200~300个粒子，得到第二相粒子的 探究NbC的钉扎机理有利于对耐磨钢中组织细 平均大小为8.9nm,存在少量较大的椭圆形的颗粒. 化规律的把握.根据经验固溶计算公式和第二相粒子 通过能量色散X射线光谱仪分析，见图7(b)和(c), 的大小可以推算其对奥氏体晶粒的钉扎作用，2钢在 其中(a)和(b)分别为图7(a)中n,和n,粒子的能谱分 奥氏体化过程中，发生碳氮化铌的溶解与碳氮化铌析 析图，圆形颗粒2的析出物主要为NbC,偏方形较大 出的动态平衡， n,析出物富含Ti,为(Nb,Ti)(C,N)复合析出，富含Ti NbC,N=[Nb]+[C]+Y [N], (a) 600Hb 400 Cu 0 20 能量keV c 400 200 50 nm 0 FEeRCu 业必 10 20 能量keV 图7第二相粒子的形貌和能谱图.(a)第二相粒子透射电镜形貌：(b)n1粒子能谱图：(c),粒子能谱图 Fig.7 Morphology and EDS spectra of secondary phase particles:(a)TEM image of second-phase particles:(b)EDS image of the n particle:(e) EDS image of the n2 particle耿志达等: Nb 对中碳低合金耐磨钢组织和性能的影响 知，1# 和 2# 钢的磨损机制主要为显微切削，局部出现了 疲劳磨损，疲劳磨损出现在沟槽的边部，经过反复挤 压，达到材料疲劳极限，在基体上出现了碎片． 从切削 磨损图可以看出，1# 钢的磨损表面的切削沟槽的宽度 比 2# 钢的宽，同时沟槽的深度较 2# 钢深，所以其磨损 量高于 2# 钢． 在同样的磨损条件下，添加微量的 Nb， 磨损量从 1# 钢的 34. 1 mg 降低到 2# 钢的 32. 9 mg，抗磨 性能提高了 3. 5% ． 图 6 磨损形貌． ( a) 1# 钢; ( b) 2# 钢 Fig． 6 Morphology of abrasion: ( a) Steel 1# ; ( b) Steel 2# 图 7 第二相粒子的形貌和能谱图． ( a) 第二相粒子透射电镜形貌; ( b) n1粒子能谱图; ( c) n2粒子能谱图 Fig． 7 Morphology and EDS spectra of secondary phase particles: ( a) TEM image of second-phase particles; ( b) EDS image of the n1 particle; ( c) EDS image of the n2 particle 3 分析和讨论 2# 钢比 1# 钢的硬度高的原因是奥氏体晶粒的细化 和第二相粒子的析出强化，而晶粒细化是韧性提高的 主要原因． 透射电镜观察到 2# 钢中第二相粒子形貌， 见图 7( a) ． 在基体上分布着大量的圆形细小第二相 粒子，大部分第二相粒子尺寸在 6 ～ 12 nm 之间． 在随 机的照片中统计 200 ～ 300 个粒子，得到第二相粒子的 平均大小为 8. 9 nm，存在少量较大的椭圆形的颗粒． 通过能量色散 X 射线光谱仪分析，见图 7( b) 和( c) ， 其中( a) 和( b) 分别为图 7( a) 中 n1和 n2粒子的能谱分 析图，圆形颗粒 n2 的析出物主要为 NbC，偏方形较大 n1析出物富含 Ti，为( Nb，Ti) ( C，N) 复合析出，富含 Ti 的第二相粒子尺寸较大，大小在 30 ～ 200 nm 之间不 等． 透射电镜观察中发现，大部分是圆形颗粒的 NbC 析出． 通过 Thermal--Calc 软件进行热力学分析验证， 图 8 为不同温度下 FCC 相的存在状态及不同相的质 量分数． 由图可知，第二相主要是富含 Nb 和 C 的 NbC 以及富含 Ti 和 N 的 TiN，由于含 Ti 第二相颗粒大，Ti 含量比较低，粒子数量比较少，在电镜下很难观察到． 探究 NbC 的钉扎机理有利于对耐磨钢中组织细 化规律的把握． 根据经验固溶计算公式和第二相粒子 的大小可以推算其对奥氏体晶粒的钉扎作用，2# 钢在 奥氏体化过程中，发生碳氮化铌的溶解与碳氮化铌析 出的动态平衡， NbCXNY幑幐［Nb］+ X［C］+ Y［N］， · 909 ·