598 工程科学学报，第42卷.第5期 (a) (b) 5 mm 5 mm 图6切制前后的Fe-C熔体形状.(a)切割前：(b)切割后 Fig.6 Fe-C sample shape before and after cutting:(a)before cutting,(b)after cutting (a) (b) 2.270mm 2.193mm 338.7m 311.1m 20- 200m 2.040mm 223.3um 图7扫描电镜下不同Fe-C熔体的微观形貌.(a)Fe-3.8%C熔体：(b)Fe-4.3%C熔体：(c)Fe-4.8%C熔体 Fig.7 Morphology of different Fe-C samples using SEM:(a)Fe-3.8%C melt;(b)Fe-4.3%C melt(c)Fe-4.8%C melt 由图可知，石墨基体中的碳原子在渗碳反应 结束后均不同程度的迁移至Fe-C熔体中，碳素迁 移渗透量随着Fe一C熔体中初始碳浓度的增加而 降低；且Fe-3.8%C熔体中石墨基体向铁粒中的渗 碳效果最佳，初始碳浓度越高，润湿性越差，渗碳 效果越差.良好的润湿性可以促进碳向Fe-C熔体 R 中的传质，随着Fe-C熔体中碳含量的增加，石墨 基体中的碳原子渗透进入铁粒样品中的距离也越 图8球帽形状示意图 短.F©-C熔体与石墨基体间的碳浓度差是润湿的 Fig.8 Spherical cap shape 驱动力，初始碳浓度的不同是导致在相同条件下 在石墨基体上润湿FeC熔体中碳溶解渗透距离 1.46mm3,依次递减.碳含量较低的Fe-C熔体润 差异的主要因素 湿性较好，增大了样品与石墨基体之间的接触面 2.4Fe-C熔体与石墨基体界面表面能的计算 积，使得润湿界面形成的凹陷的体积较大 实验过程中，Fe-C熔体随温度升高会在石墨 2.3电子能谱元素结果分析 基体表面熔化铺展，由表1可知，其形成的球帽状 对接触界面进行能谱线扫描，得到结果如图9 凹陷体积较小，约2mm3,可以忽略不计.石墨基 所示. 体中碳原子溶解进入Fe-C熔体中的量较少，足以1.46 mm3 ，依次递减. 碳含量较低的 Fe−C 熔体润 湿性较好，增大了样品与石墨基体之间的接触面 积，使得润湿界面形成的凹陷的体积较大. 2.3    电子能谱元素结果分析 对接触界面进行能谱线扫描，得到结果如图 9 所示. 由图可知，石墨基体中的碳原子在渗碳反应 结束后均不同程度的迁移至 Fe−C 熔体中，碳素迁 移渗透量随着 Fe−C 熔体中初始碳浓度的增加而 降低；且 Fe−3.8%C 熔体中石墨基体向铁粒中的渗 碳效果最佳，初始碳浓度越高，润湿性越差，渗碳 效果越差. 良好的润湿性可以促进碳向 Fe−C 熔体 中的传质，随着 Fe−C 熔体中碳含量的增加，石墨 基体中的碳原子渗透进入铁粒样品中的距离也越 短. Fe−C 熔体与石墨基体间的碳浓度差是润湿的 驱动力，初始碳浓度的不同是导致在相同条件下 在石墨基体上润湿 Fe−C 熔体中碳溶解渗透距离 差异的主要因素. 2.4    Fe−C 熔体与石墨基体界面表面能的计算 实验过程中，Fe−C 熔体随温度升高会在石墨 基体表面熔化铺展，由表 1 可知，其形成的球帽状 凹陷体积较小，约 2 mm3 ，可以忽略不计. 石墨基 体中碳原子溶解进入 Fe−C 熔体中的量较少，足以 (a) (b) 5 mm 5 mm 图 6    切割前后的 Fe−C 熔体形状. （a） 切割前；（b） 切割后 Fig.6    Fe−C sample shape before and after cutting: (a) before cutting; (b) after cutting (a) (c) (b) 200 μm 200 μm 200 μm 2.270 mm 338.7 μm 2.040 mm 2.193 mm 311.1 μm 223.3 μm 图 7    扫描电镜下不同 Fe−C 熔体的微观形貌. （a） Fe−3.8%C 熔体；（b） Fe−4.3%C 熔体；（c） Fe−4.8%C 熔体 Fig.7    Morphology of different Fe−C samples using SEM: (a) Fe−3.8%C melt; (b) Fe−4.3%C melt (c) Fe−4.8%C melt H R 图 8    球帽形状示意图 Fig.8    Spherical cap shape · 598 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期