电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究.pdf

电渣重熔连续定向凝固Ｍ２高速钢铸态组织的研究３３Ｅｎｅｒｇｙ／ｋｅＶＥｎｅｒｇｙ／ｋｅＶ（ｄ）Ｃａｒｂｉｄｅ、Ｖ１ｒＭｏＣ．－．一Ｅｎｅｒｇｙ｜ｋｅＶＥｎｅｒｇｙ｜ｋｅＶ图６实验钢能谱图（ａ）图５（ｂ）中Ａ；（ｂ）图５（ｂ）中Ｂ；（ｃ）图５（ｃ）中Ｃ；图５（ｆ）中ＤＦｉｇ．６ＥＤＡＸｓｐｅｃｔｒａｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄｓｔｅｅｌｓ（ａ）ｐｏｓｉｔｉｏｎＡｉｎｆｉｇ．５（ｂ）；（ｂ）ｐｏｓｉｔｉｏｎＢｉｎｆｉｇ．５（ｂ）；（ｃ）ｐｏｓｉｔｉｏｎＣｉｎｆｉｇ．５（ｃ）；ｐｏｓｉｔｉｏｎＤｉｎｆｉｇ．５（ｆ）图４为高倍下ＭＣ碳化物浅腐蚀的形貌：复合型和不规则形（如图４（ａ），（ｂ））。复合型Ｍ。Ｃ形貌以光滑的边界为特征，呈螺旋状生长，但很难发现完整的螺旋，这主要是因为高速钢中低的碳化物体积分数和高程度的枝晶组织造成的。不规则的ＭＣ形貌具有不连续的边界特征，基体和碳化物之问没有清晰的轮廓—界面，呈典型的盘片状。另外，在ＥＳＲＣＤＳ工艺得到“”的组织中还发现了比较多的不连续的复合规则型的碳化物（如图４（ｃ）），这种碳化物具有短棒状特征生长于螺旋生长的频繁间断处。图５为高倍下实验钢深腐蚀铸态组织的形貌。从图５中可看出，两种工艺深腐蚀凝固组织有很大的区别。ＥＳＲ工艺得到的组织基体与碳化物过渡区较为粗糙，碳化物覆盖在基体上面，没有出现明显的呈层片状状态，以松散的条状为主，部分基体内部出现了大小不一的裂纹，如图５（ａ），（ｂ），这可能是因为基体较为疏松，又由于在凝固过程中，包晶和包共晶反应都依靠碳及合金元素通过奥氏体包层的长程扩散，导致相的成分偏离平衡，心部奥氏体碳含量低，合金元素比外部高＿１；同时也出现了较为粗大集中的块状碳化物，如图５（ｃ），该碳化物对韧性及磨削性等力学性能会带来一—定的不利影响ｌ＿ｇ。ＥＳＲＣＤＳ工艺得到的组织碳化物片层均匀致密，碳化物与基体过渡区圆滑，从图５（ｄ），（ｅ），（ｇ）所示；同时，在深腐蚀过程中部分海绵状碳化物仍然可见如图５（ｈ）；但单个碳化物团取向并不一致，呈一定夹角，甚至达到了９０。，从图５（ｄ），（ｅ），（ｆ）便可看出。这可能是因为高速钢在凝固过程中合金元素成分较大，造成一定影响，同时，也由于ＥＳＲ－ＣＤＳ工艺凝固机理的影响。图６为实验钢在图５中椭圆部分对应的碳化物及基体的能谱分析。从图６可看出：碳化物中合金元素以Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒ为主，不同部位的峰值元素含量有所不同。由图５（ｂ）及结合谱图６（ａ）可知，该碳化物较为平直，且呈片条状，主要金属元素为Ｗ，Ｍｏ，Ｖ且含有少量Ｃｒ和Ｆｅ，在Ｗ－Ｍｏ系高速钢中为典型的ＭＣ型碳化物［１］。由于ＭＣ型碳化物为亚稳型碳化物，在加热时易发生分解：据文献［１３１指出高速钢中共晶碳化物ＭＣ分解行为可表示为：Ｍ。Ｃ＋Ｆｅ（７）一Ｍ。Ｃ＋ＭＣ，生成的产物则是稳定的。根据图５（ｃ）和谱图６（ｃ）可知，由于该碳化物为大块状，且富含Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｃｒ，又因为在铸态Ｍｃ分解转变时，Ｍｃ碳化物数量较多且长大速率比ＭＣ快，判断该碳化物可能为ＭＣ型碳化物。根据图５（ｆ）及谱图６（ｄ）可知，该碳化物为富Ｖ的碳化物，为ＭＣ型碳化物，在淬火过程中，该碳化物易溶入基体，对钢的二次硬化有利口］。３结论（１）Ｍ２高速钢在铸态组织边部，采用ＥＳＲ工艺３４材料工程／２０１３年７期得到基体组织在形态和大小上极不均匀，一次枝晶和二次枝晶都很粗大，且出现了较为粗大的三次枝晶，共晶莱氏体呈不均匀的片状，铸锭的偏析较为严重；而采用ＥＳＲ－ＣＤＳ工艺得到的组织以均匀细小的树枝晶为主，莱氏体细小，有些呈短棒状，在后续的变形加工过程中对材料的组织性能更有利。（２）铸态心部组织，ＥＳＲ工艺得到的组织等轴晶—疏松粗大，且存在较为粗大的树枝晶。而采用ＥＳＲＣＤＳ工艺得到的组织有大量均匀细小的树枝晶，莱氏体短、细小，较为圆滑，边部和心部的组织较为一致。（３）在横向上，ＥＳＲ工艺得到的边部和心部组织—枝晶间距相差比较大，而ＥＳＲＣＤＳ工艺得到的边部和心部枝晶间距相差较少，纵向上，两者边部和心部变化趋势基本一致。（４）采用ＥＳＲ工艺经深腐蚀凝固组织基体与碳化物过渡区较为疏松、粗糙，部分基体内部出现了细小的裂纹，且有大量较为集中的块状碳化物；采用—“ＥＳＲＣＤＳ工艺得到组织中存在比较多的不连续的”复合规则型的碳化物，经深腐蚀，碳化物与基体过渡区圆滑。参考文献［１］邓玉昆，陈景榕，王世章．高速工具钢［Ｍ］．北京：冶金工业出版—社，２００２．３５９３６７．［２］梁强，陈希春，任吴，等．电流对ＧＨ４１６９合金电渣重熔凝固过程参—数影响的数值模拟研究ＥＪ］．航空材料学报，２０１２，３２（３），２９３４．——ＬＩＡＮＧＱｉａｎｇ，ＣＨＥＮＸｉｃｈｕｎ，ＲＥＮＨａｏ，ｅｔａ１．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕ—ｌａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｏｎｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＧＨ４１６９ｉｎｅｌｅｃｔｒｏｓｌａｇｒｅｍｅｌｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ—ｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２Ｏ１２，３２（３）：２９３４．［３］付锐，陈希春，任昊，等．电渣重熔连续定向凝固Ｒｅｎ６８８ＤＴ合金—的组织与热变形行为［Ｊ］．航空材料学报，２０１１，３１（６）：８１３．——ＦＵＲｕｉ，ＣＨＥＮＸｉｃｈｕｎ，ＲＥＮＨａｏ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅａｓｃａｓｔ—ｍｉｅｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＥＳＲＣＤＳＲｅｎ６８８ＤＴ—ａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０１１，３１（６）：８１３．［４］ＭＡＤｅ－ｘｉｎ，ＧＲＡＦＥＵ．Ｍｉｃｒ０ｓｅｇｒｅｇａｔｉ０ｎｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙｓｏｌｉｄｉ一米米米米米米米米米米米米米米米米米米来米米米米米米（上接第２８页）［６３胡志强，刘显卿，黄德锋，等．染料敏化太阳电池ＣｕＡ１２０４／ＴｉＯ２—光阳极制备及性能［Ｊ］．材料工程，２０１２，（２）：６３６６．———ＨＵＺｈｉｑｉａｎｇ，ＬＩＵＸｉａｎｑｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＤｅｆｅｎｇ，ｅｔａ１．ＴｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＤＳＳＣＣｕＡＩ２０４／ＴｉＯ２ｐｈｏｔｏａｎｏｄｅｓ—口］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，（２）：６３６６．［７］刘石勇，曾湘波，彭文博，等．双纳米硅ｐ层优化非晶硅太阳能电—池［Ｊ］．材料工程，２０１１，（８）：５７．—ＬＩＵＳｈｉｙｏｎｇ，ＺＥＮＧＸｉａｎｇ－ｂｏ，ＰＥＮＧＷｅｎ－ｂｏ，ｅｔａ１．Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｓｉｌｉｃｏｎｐ－ｌａｙｅｒｓｆｏｒａｍｏｒｐｈｏｕｓｓｉｌｉｃｏｎｓｏｌａｒｃｅｌｌｓ—［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１，（８）：５７．［８］施红，宋保银，姚秋萍．平流层飞艇太阳能源系统研究ＥＪ］．中国空—间科学技术，２００９，（１）：２６３１．——ＳＨＩＨｏｎｇ，ＳＯＮＧＢａｏｙｉｎ，ＹＡＯＱｉｕｐｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｏｌａｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｆｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃａｉｒｓｈｉｐｓ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅｆ——ｌｅｄｄｅｎｄｒｉｔｉｃｃｅｌｌｕｌａｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｕｐｅｒａｌｌｏｙＣＭＳＸ一４口］．Ｍａｔｅｒｉ—ａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ａ，１９９９，２７０（２）：３３９３４２．—［５］ＺＨＯＵＹＺ，ＶＯＬＥＫＡ．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｅｎｄｒｉｔｅａｒｍｓｐａｃｉｎｇｏｎｅａｓｔａ—ｂｉｌｉｔｙｏｆａｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｙｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄｎｉｃｋｅｌａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｒｉａｌｉａ，２００７，Ｓ６（６）：５３７５４０．［６］朱耀宵．低偏析高温合金ＥＪ］．金属热处理学报，１９９７，１８（３）：１６—２２．—ＺＨＵＹａｏｘｉａｏ．Ｌｏｗｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＭｅｔａｌＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ，１９９７，１８（３）：１６２２．［７］周雪峰，方峰，蒋建清，等．高速钢Ｍ２中共晶碳化物ＭｚＣ的性质和形态ＥＪ］，钢铁，２００９，（９）：７６８０．—ＺＨＯＵＸｕｅｆｅｎｇ，ＦＡＮＧＦｅｎｇ，ＪＩＡＮＧＪｉａｎ－ｑｉｎｇ，ｅｔａ１．ＳｔｕｄｙｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＭ２ＣｅｕｔｅｃｔｉｃｃａｒｂｉｄｅｓｉｎＭ２ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌ，２００９，（９）：７６～８０．［８］陈希春，付锐，任吴，等．电渣重熔连续定向凝固ＦＧＨ９６合金非—金属夹杂物研究ｒ－ｊ］．中国新技术新产品，２０１１，（１０）：１２．—ＣＨＥＮＸｉｃｈｕｎ，ＦＵＲｕｉ，ＲＥＮＨａｏ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｙｏｎｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃ—ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｏｆＥＳＲＣＤＳＦＧＨ９６ａｌｌｏｙ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＮｅｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＰｒｏｄｕｃｔｓ，２０ｌ１，（１０）：ｌ一２．Ｅ９］ＰＡＹＳＯＮＰ．ＴｈｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙｏｆＴｏｏｌＳｔｅｅｌｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：—ＪｏｈｎＷｉｌｅｙａｎｄＳｏｎｓＩｎｃ，１９６２．１８７１９６．—ｒ１０］ＬＥＳＫｏＶＳＥＫＶ，ＶｌＥＢ．Ｉｍｐｒｏｖｅｄｖａｃｕｕｍｈｅａｔｔｒｅａｔｍｅｎｔｆｏｒ———ｆｉｎｅｂｌａｎｋｉｎｇｔｏｏｌｓｆｒｏｍｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌＭｇＥＪ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏ—ｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８，８２：８９９４．［ｕ］ＦＵＨＧ，ＱＩＡＮＧｘ，ＸＩＮＧＪＤ．Ａｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃｒａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｏｆａ—ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌｒｏｌｌｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙａｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ—［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２００８，４７４（１２）：８２—８７．ｒＩ２］ＢＥＲＧＭＡＮＦ，ＨＥＤＥＮＱＶＩＳＴＰ，ＨＯＧＭＡＲＫＳ．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐｒｉｍａｒｙｃａｒｂｉｄｅｓａｎｄｔｅｓｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎａｂｒａｓｉｖｅａｎｄｅｒｏｓｉｖｅ—ｗｅａｒｏｆｓｅｌｅｃｔｅｄＰＭｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＴｒｉｂｏｌｏｇｙＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，１９９７，３０（３）：１８３１９１．—ｒ１３］ＦＲＥＤＲＩＫＳＳＯＮＨ，ＢＲ１ＳＩＮＧＳ．ＴｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｉｄｅｓｄｕｒｉｎｇｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌｓＥＪ］．ＳｃａｎｄｉｎａｖｉａｎＪｏｕｒｎａｌ—ｏｆＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，１９７６，５（６）：２６８２７５．————收稿日期：２０１２０６２６；修订日期：２０１３０３１５作者简介：占礼春（１９８５），男，硕士，主要研究方向为工模具钢的研制与开发，联系地址：北京市海淀区学院南路７６号，钢铁研究总院特殊钢—研究所（１０００８１），Ｅｍａｉｌ：ｌｉｃｈｕｎ５９７＠１２６．ｃｏｍ米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，（１）：２６３１．［９］肖治垣．临近空间太阳能径向变体飞艇概念设计［Ｄ］．北京：北京航空航天大学，２０１２．—［１Ｏ］ＷＡＮＧＢｉｎｇｚｈｏｎｇ．Ｔｈｅｌｅｃｔｕｒｅｏｆｓｏｌａｒｒａｄｉａｔｉｏｎｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ－－Ｔｈｅｆｉｒｓｔｃｈａｐｔｅｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆａｓｔｒｏｎｏｍｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｏ—ｌａｒｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．ＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙ，１９９９，（２）：２５２８．—ｒ１１３ＦＡＲＩＥＹＲＥ．ＢａｌｌｏｏｎＡｓｃｅｎｔ：３－ＤＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＴｏｏｌｆｏｒｔｈｅＡｓ—ｃｅｎｔａｎｄＦｌｏａｔｏｆＨｉｇｈＡｌｔｉｔｕｄｅＢａｌｌｏｏｎｓ［Ｒ］．ＡＩＡＡ２００５７４１２，２００５．————收稿日期：２０１２１２２７；修订日期：２０１３０５１５作者简介：肖治垣（１９６６～），男，博士研究生，主要从事飞艇研究，联系—地址：北京东城区交道口南大街６７号（１００７１２），Ｅｍａｉｌ：ｒｏｂｅｒｔｘｉａｏ＠ＣａｎｎｅＷＳ．Ｃｏｍ．ｅｎ