·1310· 北京科技大学学报 第36卷 20 um 20m 图7Cr35Ni45Nh真空渗碳不同时间后内侧横截面的显微组织.(a)1h:(b)5h Fig.7 SEM images showing the inner cross-sectional microstructure of samples carburized by low-pressure vacuum carburizing for different time:(a) 1h:(b)5h 25四 2.5nm 图8炉管经1080℃，5h真空低压渗碳后内表面附若碳化层形貌.(a)表面：(b)侧面 Fig.8 Surface (a)and cross-ectional (b)morphologies of external carbide scale on the inner side of the tube carburized by low-pressure vacuum carburizing at 1080 C for 5 h 贫Cr（质量分数约17.7%)而富Ni(质量分数约 物.与片层状碳化物区和规则几何碳化物区这样的 62.5%),Cr的碳化物在该区域不能稳定存在，从而 强烈渗碳区域（称为“强渗区”）相比较而言，该区域 形成一段贫碳化物区域；而渗碳1h后贫化区很窄， 碳流量己经急剧较少，故称为“扩散区”.扩散区的 几乎看不到，可知渗碳1h后亚表层碳化物尚处于 下方受渗碳的影响很小（称为“弱影响区”），由于时 稳定的状态 效的作用，一次碳化物附近也析出弥散细小的二次 从贫碳化物区下方开始为内部渗碳区，随着渗 碳化物颗粒 碳区深度的变化，从外向内不同位置的晶内析出物 表1电子探针定点分析结果（原子数分数） 依次具有不同的形态，包括平行片层状碳化物区和 Table 1 Results of electron probe microanalysis % 规则几何碳化物区（六边形和近八面体）.平行片层 位置 C Cr Si Ni Fe Nb相 状碳化物从贫碳化物区的前沿处或者枝晶间形核， 表面碳化物层31.3960.210.173.964.180.10M,C3 以几乎相同的取向进行片层状择尤生长，片层状碳 片层状碳化物32.0360.340.013.973.630.05M,C3 化物之间保持着平行关系.结合X射线分析及电子 六边形碳化物20.7070.9104.693.630.07M2C6 探针定量分析（见表1）可知，该片层状碳化物为M,C3· 八面体碳化物29.2958.980.326.644.670.1M,C3 规则几何碳化物区开始于贫碳化物区或片层状碳化 物区下方，该区域的晶内分布着分别呈六边形和八 3分析讨论 面体形态的碳化物，如图9所示.对两种形态的碳 化物分别用电子探针进行分析（见表1），可知六边 3.1真空低压渗碳后炉管内壁的渗碳行为分析 形碳化物为MaC6,八面体碳化物为M,C3· 乙炔真空低压渗碳初始时合金表面反应有两个 在内部渗碳区的下端，晶内析出的碳化物大量 显著特点：(1)初始时合金表面活性最高.合金表面 减少，该区域主要是由于从晶界或枝晶间扩散而来 过渡金属Fe和Ni的d能级为五重简并态，可容纳 的部分C元素，使得一次碳化物附近生成较多体积 10个电子，Fe原子的电子组态为Fe](3d4s2),Ni 微小的碳化物颗粒和一定量粗化的规则形态碳化 原子的电子组态为Ni](3d4s2).金属Fe和Ni的北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 7 Cr35Ni45Nb 真空渗碳不同时间后内侧横截面的显微组织． ( a) 1 h; ( b) 5 h Fig． 7 SEM images showing the inner cross-sectional microstructure of samples carburized by low-pressure vacuum carburizing for different time: ( a) 1 h; ( b) 5 h 图 8 炉管经 1080 ℃、5 h 真空低压渗碳后内表面附着碳化层形貌． ( a) 表面; ( b) 侧面 Fig． 8 Surface ( a) and cross-sectional ( b) morphologies of external carbide scale on the inner side of the tube carburized by low-pressure vacuum carburizing at 1080 ℃ for 5 h 贫 Cr ( 质量分数约 17. 7% ) 而富 Ni( 质量分数约 62. 5% ) ，Cr 的碳化物在该区域不能稳定存在，从而 形成一段贫碳化物区域; 而渗碳 1 h 后贫化区很窄， 几乎看不到，可知渗碳 1 h 后亚表层碳化物尚处于 稳定的状态． 从贫碳化物区下方开始为内部渗碳区，随着渗 碳区深度的变化，从外向内不同位置的晶内析出物 依次具有不同的形态，包括平行片层状碳化物区和 规则几何碳化物区( 六边形和近八面体) ． 平行片层 状碳化物从贫碳化物区的前沿处或者枝晶间形核， 以几乎相同的取向进行片层状择尤生长，片层状碳 化物之间保持着平行关系． 结合 X 射线分析及电子 探针定量分析( 见表1) 可知，该片层状碳化物为 M7C3 ． 规则几何碳化物区开始于贫碳化物区或片层状碳化 物区下方，该区域的晶内分布着分别呈六边形和八 面体形态的碳化物，如图 9 所示． 对两种形态的碳 化物分别用电子探针进行分析( 见表 1) ，可知六边 形碳化物为 M23C6，八面体碳化物为 M7C3 ． 在内部渗碳区的下端，晶内析出的碳化物大量 减少，该区域主要是由于从晶界或枝晶间扩散而来 的部分 C 元素，使得一次碳化物附近生成较多体积 微小的碳化物颗粒和一定量粗化的规则形态碳化 物． 与片层状碳化物区和规则几何碳化物区这样的 强烈渗碳区域( 称为“强渗区”) 相比较而言，该区域 碳流量已经急剧较少，故称为“扩散区”． 扩散区的 下方受渗碳的影响很小( 称为“弱影响区”) ，由于时 效的作用，一次碳化物附近也析出弥散细小的二次 碳化物颗粒． 表 1 电子探针定点分析结果 ( 原子数分数) Table 1 Ｒesults of electron probe microanalysis % 位置 C Cr Si Ni Fe Nb 相 表面碳化物层 31. 39 60. 21 0. 17 3. 96 4. 18 0. 10 M7C3 片层状碳化物 32. 03 60. 34 0. 01 3. 97 3. 63 0. 05 M7C3 六边形碳化物 20. 70 70. 91 0 4. 69 3. 63 0. 07 M23C6 八面体碳化物 29. 29 58. 98 0. 32 6. 64 4. 67 0. 1 M7C3 3 分析讨论 3. 1 真空低压渗碳后炉管内壁的渗碳行为分析 乙炔真空低压渗碳初始时合金表面反应有两个 显著特点: ( 1) 初始时合金表面活性最高． 合金表面 过渡金属 Fe 和 Ni 的 d 能级为五重简并态，可容纳 10 个电子，Fe 原子的电子组态为［Fe］( 3d6 4s2 ) ，Ni 原子的电子组态为［Ni］( 3d8 4s2 ) ． 金属 Fe 和 Ni 的 · 0131 ·