·300· 北京科技大学学报 2000年第4期 示的热处理制度，W9,M2,M2AI在高温下保温 长而不断增加.产生这种现象的原因主要是试 时间分别为6,10和14h. 样在处理前有1个脱碳层，使得试样边缘与中 每种样品取2个试样热处理后，空冷，然后 心存在1个碳的浓度差（即碳的质量分数差，下 进行失重计算和脱碳层深度测定，并测定其碳 同)，在一定的温度和保温时间下，碳要经过扩 含量的分布. 散来消除或减小这种碳浓度差. 13氧化和脱碳的测定 用精度为1/10的电子天平称量试样热处理 0.9 0.8 前的质量，热处理后，手工去除试样表面氧化 层，并用自配的除锈液清除试样表面，既保证清 0.7 理干净，又不损害钢的基体，然后再称量试样质 0.6 ■原始样 4保温6h 量.2次质量之差（△m)为样品的氧化失重.为了 0.5 ·保温10h 直接考察温度和时间对钢基体的影响，按公式 0.4 ·保温14h △r≈△mS将氧化失重转换成单位面积氧化损 0.3 失量△r,式中S为试样热处理前的表面积. 0.2 测定氧化层厚度后，将试样的1个端面抛 0.20.40.60.81.01.21.41.6 光，经硝酸酒精浸蚀后，在金相显微镜下测量试 距离边缘径向深度/mm 图2W9的碳质量分数(w:)与径向深度关系 样径向脱碳深度.每个试样测4点，取平均值. Fig.2 The relation between the radial depth and mass 最后，取同一温度同一时间处理的2个试 fraction of w9 样的氧化失重值和脱碳深度值的平均值作为实 验结果 0.9 0.8 1.4碳含量分布测定 0.7 用车床（可精确到0.01mm)沿试样径向每 0.6 隔0.2mm(考虑试样的大小对切削后的碎屑够 ·原始样 0.5 化学分析用)车1刀，将车下的碎屑进行化学分 ·保湿6h T保温10h 析，得到0.2mm内碳的平均含量，可将其视为 ·保温14h 0.3 0.2mm内碳的中心含量，如00.2mm的测定值 0.2 可看作0.1mm处的实验值.原始样测2个值，热 处理后的试样测3个值. 0.20.40.60.81.01.21.41.6 距离边缘径向深度/mm 2实验结果 图3M2的碳质量分数(w)与径向深度关系 Fig.3 The relation between the radial depth and mass 实验测定的氧化失重大约为150gm',与文 fraction of M2 献[1)指出的在空气中热处理结果相比，可以忽 1.2 略不计，实验测定的脱碳层值和化学分析测定 的碳含量分布值见图2~4. 1.0 从实验结果可以看出，在近似真空的条件 0.8 下加热高速钢几乎不氧化，这是国外一些厂家 ·原始样 ·保温6h 用保护性气氛生产高速钢的原因所在，产生少 0.6 。保温10h ·保温14h 量氧化的原因可能是在封样的时候，石英管内 0.4 残存少量的氧.与空气介质中加热的氧化失重 相比，这种氧化小到可以忽略 0.2 0.20.40.60.81.01.21.41.6 当试样具有初脱碳层时，在近似真空的条 距离边缘径向深度mm 件下，碳经过扩散形成了更深的脱碳层.可见在 图4M2A1的碳质量分数(wc)与径向深度关系 没有氧的情况下，只要有初脱碳层就会产生更 Fig.4 The relation between the radial depth and mass 深脱碳层且试样边缘的碳含量随保温时间的延 fraction of M2Al北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 岁 ︺、︸ 琴。 示 的热 处 理 制度 ， ， ， 在 高温 下 保 温 时 间 分 别 为 ， 和 每种样 品取 个试样 热 处 理 后 ， 空 冷 ， 然 后 进 行 失 重 计 算 和 脱碳 层 深 度 测 定 ， 并 测 定 其 碳 含 量 的分 布 氧化和 脱碳 的测 定 用 精度 为 的 电子 天平 称量 试样热 处 理 前 的质量 热 处 理 后 ， 手 工 去 除试 样 表 面氧 化 层 ， 并用 自配 的除锈 液清 除试 样表 面 ， 既保 证 清 理 干 净 ， 又 不 损害钢 的基 体 ， 然 后 再 称 量试样质 量 次质量 之 差 △ 为样 品 的氧化 失重 为 了 直 接考 察温度和 时 间对 钢 基 体 的影 响 ， 按 公 式 △ 二 △ 将 氧 化 失 重 转 换 成 单 位 面 积 氧 化损 失量 △ ， 式 中 为试 样热 处 理 前 的表面积 测 定 氧化 层 厚 度 后 ， 将 试 样 的 个 端面 抛 光 ， 经 硝酸 酒 精浸蚀后 ， 在 金相显 微镜 下 测 量试 样 径 向脱 碳 深 度 每 个 试样 测 点 ， 取 平 均 值 最 后 ， 取 同一 温 度 同一 时 间 处 理 的 个 试 样 的氧 化 失重 值 和 脱碳深 度值 的平 均值作为实 验 结 果 碳含量分布测定 用 车 床 可 精确 到 口 沿 试 样 径 向每 隔 考 虑 试 样 的大 小对 切 削 后 的碎 屑 够 化 学分析用 车 刀 ， 将 车 下 的碎屑进 行化 学 分 析 ， 得 到 内碳 的平 均含 量 ， 可 将 其 视 为 内碳 的 中心 含量 ， 如 一 的测 定 值 可 看 作 处 的 实验 值 原始样 测 个 值 ， 热 处 理 后 的试 样 测 个 值 长 而 不 断增 加 产 生 这种 现 象 的原 因 主 要 是 试 样 在 处 理 前 有 个脱 碳 层 ， 使得试 样 边缘 与 中 心 存 在 个碳 的浓 度差 即碳 的质量 分 数 差 ， 下 同 ， 在 一 定 的温度和 保温 时 间下 ， 碳要 经 过扩 散 来 消 除或 减 小这 种碳 浓 度 差 … 二二耳公多只 才落， 途踢 了 ’ 保温 一 距 离边 缘径 向深 度 图 的碳质量分数 、 与径 向深度关系 原始样 ‘ 保温 ， 保温 保温 岁、琴︺ 住 ‘ 岁、忿二 实验结果 实验 测 定 的氧化 失重 大 约 为 留 ，， 与文 献 【 指 出 的在 空 气 中热处 理 结果 相 比 ， 可 以忽 略 不 计 实验 测 定 的脱碳 层 值 和 化 学 分 析 测 定 的碳 含 量 分 布 值见 图 一 从 实验 结 果 可 以看 出 ， 在 近 似 真 空 的条 件 下 加 热 高速 钢 几 乎不 氧化 ， 这 是 国外 一 些 厂 家 用 保 护 性 气 氛 生 产 高速 钢 的 原 因所 在 产 生 少 量 氧 化 的原 因 可 能 是 在 封 样 的 时候 ， 石 英 管 内 残 存少量 的氧 与 空 气 介 质 中加 热 的氧化 失重 相 比 ， 这 种 氧 化 小 到 可 以忽 略 当试样 具 有初 脱碳 层 时 ， 在近 似 真空 的条 件 下 ， 碳 经 过 扩 散形 成 了更 深 的脱碳 层 可 见 在 没 有氧 的情况 下 ， 只 要 有 初 脱 碳 层 就 会产 生 更 深 脱碳层 且 试样边缘 的碳含量 随保温 时 间 的延 距 离边缘 径 向深度 图 的碳质量分数 与径 向深度关系 认 原始样 保温 ， 保温 保温 ， … ， ， ， 距 离边 缘 径 向深 度 图 的碳质量分数 与径 向深度关系 ·