·210· 工程科学学报，第40卷，第2期 1010℃.1030℃ 1060℃.1080℃ /0.5h 半透膜 450℃.510℃ 450℃510℃ 试样 油冷 560℃.600℃ 560℃.600℃ 铜片 /2h 2h 烧杯 空冷 空冷 电解液 淬火 一回 二回 时间h 直流电源 图2热处理工艺示意图 Fig.2 Schematic diagram of heat treatment process 图3碳化物萃取原理示意图 Fig.3 Schematic diagram of carbide extraction 碳化物萃取实验可以对淬回火过程中的碳化物 演变进行研究，对原始退火态、1060℃淬火、1060℃ CrCe 淬火+510℃回火、1060℃淬火+560℃回火及1060 ◆VC ◇Cr,C3 ℃淬火+600℃回火处理后的试样进行碳化物萃 取.萃取实验采用串联式闭合电路的原理，如图3 所示，其中试样作为阳极，铜片作为阴极，将阳极和 0.77A1、 阴极同时掷入预先配置好的电解液（体积分数为 4%的蒸馏水溶液，其中NaCl、C,H,O。和FeS0,的质 量比为1：1：3)中，经过10~15h的电解将基体溶 解，从而使得碳化物从基体上剥离，由于试样放置在 0AI 半透膜中，而半透膜只可以通过离子及水分子，因此 202530354045505560657075808590 可以将颗粒状的碳化物收集起来，将收集所得的碳 20m9 化物悬浊液进行3次的过滤除杂后放入离心机中以 图4退火态试验钢中碳化物X射线衍射图谱 8000rmin的转速离心20min,对离心后的样品进 Fig.4 XRD patterns of carbides in annealed tested steels 行烘干及称重，根据萃取后试样质量的损失和萃取 64 所得碳化物的质量可以计算出试样中碳化物的百分 0A1 62 -0.77A1 含量.利用D/MAX250OV型X射线衍射仪(XRD) 分析碳化物的种类，主要测量参数如下：扫描方式为 50 28/0连续式扫描，扫描范围为20°~90°，扫描速度 58 5.min-1 56 2结果和讨论 54 52 2.1铝对谇火H11钢性能和碳化物的影响 两种试验钢的退火态碳化物X射线衍射分析 50001020104010601080110011201140 淬火温度℃ 结果如图4所示，表2为0A1钢和0.77A1钢不同热 图5硬度与淬火温度的关系曲线 处理状态下的碳化物种类及含量.从X射线衍射图 Fig.5 Hardness curves versus quenched temperature 谱中不同碳化物的衍射峰强度可知，0Al钢的退火 态碳化物主要是Cr3C。及少量的Cr,C,和VC, 内淬火时硬度的变化情况，从图中可以发现随着奥 0.77Al钢主要是Cr,C3和少量的Cr3C,和VC,这说 氏体化温度的升高，淬火硬度先升高后降低，在 明A使得HI1钢退火态Cr,C,更加稳定，两种试验 1060℃淬火时两种钢的硬度均达到最大值，但在此 钢的退火态碳化物含量基本一致. 温度区间淬火的0A1钢的硬度始终高于0.77A1钢. 图5是两种试验钢在1010~1130℃温度区间 两种试验钢淬火态扫描电镜组织如图6所示，其中工程科学学报,第 40 卷,第 2 期 图 2 热处理工艺示意图 Fig. 2 Schematic diagram of heat treatment process 碳化物萃取实验可以对淬回火过程中的碳化物 演变进行研究,对原始退火态、1060 益 淬火、1060 益 淬火 + 510 益回火、1060 益淬火 + 560 益回火及 1060 益淬火 + 600 益 回火处理后的试样进行碳化物萃 取. 萃取实验采用串联式闭合电路的原理,如图 3 所示,其中试样作为阳极,铜片作为阴极,将阳极和 阴极同时掷入预先配置好的电解液(体积分数为 4% 的蒸馏水溶液,其中 NaCl、C4H6O6和 FeSO4的质 量比为 1颐 1颐 3)中,经过 10 ~ 15 h 的电解将基体溶 解,从而使得碳化物从基体上剥离,由于试样放置在 半透膜中,而半透膜只可以通过离子及水分子,因此 可以将颗粒状的碳化物收集起来,将收集所得的碳 化物悬浊液进行 3 次的过滤除杂后放入离心机中以 8000 r·min - 1的转速离心 20 min,对离心后的样品进 行烘干及称重,根据萃取后试样质量的损失和萃取 所得碳化物的质量可以计算出试样中碳化物的百分 含量. 利用 D/ MAX 2500V 型 X 射线衍射仪(XRD) 分析碳化物的种类,主要测量参数如下:扫描方式为 2兹 / 兹 连续式扫描,扫描范围为 20毅 ~ 90毅,扫描速度 5毅·min - 1 . 2 结果和讨论 2郾 1 铝对淬火 H11 钢性能和碳化物的影响 两种试验钢的退火态碳化物 X 射线衍射分析 结果如图 4 所示,表 2 为 0Al 钢和 0郾 77Al 钢不同热 处理状态下的碳化物种类及含量. 从 X 射线衍射图 谱中不同碳化物的衍射峰强度可知,0Al 钢的退火 态碳化 物 主 要 是 Cr23 C6 及 少 量 的 Cr7 C3 和 VC, 0郾 77Al 钢主要是 Cr7C3和少量的 Cr23C6和 VC,这说 明 Al 使得 H11 钢退火态 Cr7C3更加稳定,两种试验 钢的退火态碳化物含量基本一致. 图 5 是两种试验钢在 1010 ~ 1130 益 温度区间 图 3 碳化物萃取原理示意图 Fig. 3 Schematic diagram of carbide extraction 图 4 退火态试验钢中碳化物 X 射线衍射图谱 Fig. 4 XRD patterns of carbides in annealed tested steels 图 5 硬度与淬火温度的关系曲线 Fig. 5 Hardness curves versus quenched temperature 内淬火时硬度的变化情况,从图中可以发现随着奥 氏体化温度的升高,淬火硬度先升高后降低,在 1060 益淬火时两种钢的硬度均达到最大值,但在此 温度区间淬火的 0Al 钢的硬度始终高于 0郾 77Al 钢. 两种试验钢淬火态扫描电镜组织如图 6 所示,其中 ·210·