《表2 DM钢在620℃热稳保温1 h和20 h后碳化物的形貌、尺寸和类型》

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《热作模具钢DM的高温稳定性和热疲劳性能》

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为了深入探究DM钢热稳保温过程中的微观组织演变规律，尤其是碳化物的类型、形态、分布等特征，用透射电子显微镜对比分析了在620℃热稳保温1 h和20 h后三种实验钢的精细结构。图3和图4给出了热稳保温1 h后DM钢的显微组织特征。由图3a可见，在马氏体板条边界处出现大量复杂缠结的位错，并在位错间析出弥散分布的纳米碳化物，具有典型的回火马氏体组织。Liu等[17]研究发现，位错易在碳化物处缠绕形成高密度位错区，He等[18]认为碳化物对位错起钉扎和拖曳作用。因此，这些细小的颗粒状碳化物对位错的运动产生较大阻碍作用，影响热稳过程中回复软化现象的发生。图3b暗场像给出了此类呈薄片状的碳化物，其厚度为15～30 nm，长度约达100 nm；图3c中的衍射斑点标定为正交晶系M3C型碳化物（表2）。由于合金元素Mn、Cr、Mo和W在高温热稳保温过程中在铁素体中扩散，它们易置换渗碳体中的Fe原子形成合金渗碳体。这与图3d所示碳化物EDS能谱测定结果相一致。特别是，图4a中沿马氏体板条束边界析出长达600 nm的细杆状碳化物，其衍射斑点如图4c所示，呈六方晶系M7C3型（表2）。Inoue等[19]指出，M7C3型碳化物可呈现正交、六方两种晶体结构，而在M3C→M7C3→M23C6的原位转变过程中M7C3型碳化物是由正交向六方晶系演变而形成。同时，SAD分析发现，图4c中出现了另外一套衍射斑点，标定为面心立方M23C6型碳化物，表明此区域内碳化物存在部分转变的M23C6型。因此，可归因于相界作为原子快速扩散、偏聚通道，促进板条边界处碳化物优先完成M7C3、M23C6型转变，并使板条间与板条内的碳化物形貌出现明显差异。