230 工程科学学报，第44卷，第2期 微观缺陷（如马氏体中的位错、微裂等）偏聚，如 化，但在图2(b)的各元素计数强度曲线上，C和 图2所示，试样在等温5min石墨化处理后的组织 Fe元素的分布既有峰值、又有谷值，而且C出现 及利用电子探针EPMA测试分析的各元素的计数 峰值的位置，Fe则为谷值，这为在该位置上形成铁 强度曲线.由图2(a)可见，马氏体组织无明显变 的碳化物提供了有利条件 8000 wwwwfwwww 7000 6000 5000 4000 3000 2000 4/ 1000 15 um 0 406080 100120 Distance/um 图2石墨化处理5min时试样的微观组织及其元素分布曲线.(a)金相组织：(b)C、Fe元素分布 Fig.2 Microstructure and element distribution curve of sample graphitized for 5 min:(a)metallographic structure;(b)distribution of C and Fe 随着等温时间的延长，C峰值的计数强度逐 (TEM)观察，如图4所示的a-Fe[111]晶带轴与 步增高，如图3所示的等温30min石墨化处理 Fe3C012】晶带轴复合电子衍射图，其中，a-Fe在 的组织及其利用电子探针EPMA测试分析的各 中心斑点(000)附近的斑点有(10i)a-fe、(1i0)u-Fe、 元素计数强度曲线。由图3(a)可见，马氏体出现 (O1I)a-Fe;Fe3C在中心斑点(000)附近的斑点有 了分解，其组织中出现薄片状、颗粒状析出物， (12I)Fe3C、(02I)FeC、(100)reC,即该析出物为渗碳 为了确定其类型，对其进行了透射电子显微镜 体FeC 8000 7000 4000 3000 2000 1000 0 -10010 203040 506070 Distance/um 图3石墨化处理30min时试样的微观组织及其元素分布曲线.(a)金相组织：(b)C、Fe元素分布 Fig.3 Microstructure and element distribution curve of a graphitized sample for 30 min:(a)metallographic structure;(b)distribution of C and Fe (b) 一般来讲，马氏体分解时，一般首先沉淀出 02I ε碳化物，化学式为Fe24C,密排六方结构，与马氏 100.110e 体的体心四方晶格差异不大，析出较为容易；而渗 OTI Fe 碳体F®zC是复杂的斜方晶格，与马氏体晶格匹配 度不高.所以渗碳体还需要经过碳化物的转变形 0.33m 成，它在开始形成时呈薄片状，然后逐渐球化成为 图4石墨化处理30min时试样中的a-Fe[111]品带轴与 颗粒状的渗碳体.因此，为了进一步确认此时颗粒 Fe3CO12]晶带轴复合电子衍射图.(a)TEM图像：(b)电子衍射图 状析出物为渗碳体，对石墨化等温30min处理的 Fig.4 Composite electron diffraction pattern of a-Fe [111]and Fe C [012]crystal belt axes in the sample graphitized for 30 min:(a)TEM 试样进行电解，并对萃取的产物进行X射线衍射 image;(b)electron diffraction pattern 分析XRD,得到的衍射峰主要是渗碳体FezC,如微观缺陷（如马氏体中的位错、微裂等）偏聚，如 图 2 所示，试样在等温 5 min 石墨化处理后的组织 及利用电子探针 EPMA 测试分析的各元素的计数 强度曲线. 由图 2（a）可见，马氏体组织无明显变 化，但在图 2（b）的各元素计数强度曲线上，C 和 Fe 元素的分布既有峰值、又有谷值，而且 C 出现 峰值的位置，Fe 则为谷值，这为在该位置上形成铁 的碳化物提供了有利条件. 8000 0 7000 20 6000 40 5000 60 4000 80 3000 100 2000 120 1000 0 Count of element Distance/μm Fe C (a) (b) 15 μm 图 2    石墨化处理 5 min 时试样的微观组织及其元素分布曲线. （a）金相组织；（b）C、Fe 元素分布 Fig.2    Microstructure and element distribution curve of sample graphitized for 5 min: (a) metallographic structure; (b) distribution of C and Fe 随着等温时间的延长，C 峰值的计数强度逐 步增高，如图 3 所示的等温 30 min 石墨化处理 的组织及其利用电子探针 EPMA 测试分析的各 元素计数强度曲线. 由图 3（a）可见，马氏体出现 了分解，其组织中出现薄片状、颗粒状析出物， 为了确定其类型，对其进行了透射电子显微镜 (101)¯ α−Fe (110) ¯ α−Fe (011)α−Fe (121)¯ Fe3C (021)¯ Fe3C (100)Fe3C (TEM) 观察 ，如 图 4 所 示 的 α-Fe [111] 晶带轴 与 Fe3C[012] 晶带轴复合电子衍射图，其中， α-Fe 在 中心斑点（000）附近的斑点有 、 、 ； Fe3C 在中心斑点（ 000）附近的斑点有 、 、 ，即该析出物为渗碳 体 Fe3C. 8000 −10 7000 0 6000 10 5000 20 4000 30 3000 40 2000 50 1000 60 0 70 Count of element Distance/μm Fe C (a) (b) 8 μm 图 3    石墨化处理 30 min 时试样的微观组织及其元素分布曲线. （a）金相组织；（b）C、Fe 元素分布 Fig.3    Microstructure and element distribution curve of a graphitized sample for 30 min: (a) metallographic structure; (b) distribution of C and Fe 0.33 μm (a) 021Fe3C 121Fe3C 100Fe3C 000 101α-Fe 110α-Fe 011α-Fe (b) 图  4     石 墨 化 处 理 30  min 时 试 样 中 的 α-Fe[111] 晶 带 轴 与 Fe3C[012] 晶带轴复合电子衍射图. （a）TEM 图像；（b）电子衍射图 Fig.4     Composite  electron  diffraction  pattern  of  α-Fe  [111]  and  Fe3C [012]  crystal  belt  axes  in  the  sample  graphitized  for  30  min:  (a)  TEM image; (b) electron diffraction pattern 一般来讲，马氏体分解时，一般首先沉淀出 ε 碳化物，化学式为 Fe2.4C，密排六方结构，与马氏 体的体心四方晶格差异不大，析出较为容易；而渗 碳体 Fe3C 是复杂的斜方晶格，与马氏体晶格匹配 度不高. 所以渗碳体还需要经过碳化物的转变形 成，它在开始形成时呈薄片状，然后逐渐球化成为 颗粒状的渗碳体. 因此，为了进一步确认此时颗粒 状析出物为渗碳体，对石墨化等温 30 min 处理的 试样进行电解，并对萃取的产物进行 X 射线衍射 分析 XRD，得到的衍射峰主要是渗碳体 Fe3C，如 · 230 · 工程科学学报，第 44 卷，第 2 期