《表1 不同渗碳工艺下20CrMnTi钢的表面碳含量Tab.1 Surface carbon contents of 20CrMnTi steel under different carburizin

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《电磁感应真空变脉冲工艺对20CrMnTi钢渗碳层组织与性能的影响》

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图3和表1分别是经四种电磁感应真空脉冲渗碳工艺处理后的渗碳层微观形貌以及试样表面碳含量。由图3可知，渗碳层组织主要为高碳马氏体、碳化物及残余奥氏体的复合组织。由于20CrMnTi钢真空脉冲渗碳后期主要是受“活性碳原子内扩散”控制，渗碳前表层聚集大量碳原子而得不到充分扩散，表层组织的奥氏体中含碳量大大增加，从而形成较大的块状碳化物和大量残余奥氏体，并随着渗碳层深度的增加，碳浓度下降，片状马氏体开始逐渐向板条状马氏体转变，而块状碳化物逐渐减小至消失，如图3a所示。由表1可知，“变强渗”试样的表面碳含量略高于“原脉冲”，图3b表明渗碳层组织仍有大量块状碳化物存在，但块状碳化物尺寸相比图3a较小，表明尽管在渗碳前期加强碳原子的吸附渗入，能提高试样表层与内部碳浓度差，以此提高渗碳后期碳原子扩散的驱动力，但也不能完全避免块状碳化物的析出。图3c中，表层组织在奥氏体晶界中，基本无明显块状结构的碳化物形成，相应的表面碳含量仅为0.56%。其原因在于，逐步延长真空扩散渗时间，能促使表层在渗碳前期形成的碳化物进一步溶解，利于碳原子向渗碳层内部充分扩散，进而使表面碳含量下降。图3d所示的表层组织也存在大量的块状碳化物。实验时，试样表层有炭黑形成，可能原因是渗碳过程中碳势浓度过高，表层形成的炭黑阻止活性碳原子吸附、扩散，导致表面碳含量相对较低以及较少的块状碳化物析出。