M50NiL高温渗碳轴承钢中Fe2Mo析出相的电镜观察

的密排 方 向 ［１１ １］ 。 在 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗 碳轴 承 钢 的渗 碳 层 和心 部 均
观察 到 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相 ，其 中 纳 米 尺 寸 的 Ｆｅ Ｍｏ 析 出 相 主 要 是 在 回 火 过 程 中 析 出 的 。Ｆｅ：Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相是 Ｍ５０ＮｉＬ钢 中 的主要 强化 相之 一 。
Ｍ 。４， ［ｌ１ １１】Ｍ／／［１００］
９ ５ ９ ３
Ｍ。
得 出的 。可见 ，与 马 氏体 的 （２ １１） 垂 直 的 晶面 是
的
（２１１０ ）１Ｆｅ １ 。 ３ ， ５ ５ ０
（ ５３ ２ １０）ｒｅ Ｏ ３１ 。
Ｍｏ在 Ｍ５ＯＮｉＬ钢 中是 重 要 的强 化 元 素 ，即可 以 稳定铁 素体 ，增 加 钢 的淬 透性 ，又 可 以在 回火 时形 成 Ｆｅ，Ｍｏ或 Ｍｏ Ｃ析 出 ，引 起 钢 的 二 次 硬 化 。纳 米 级 Ｆｅ，Ｍｏ型 Ｌａｖｅｓ相具有很好 的强化 作用 ’ 。Ｆｅ Ｍｏ相 变过程中的晶格畸变以及由于弥散分布而产生 的表面 界面能 对 Ｆｅ，Ｍｏ的生 长 及 晶 粒 的 大 小有 很 大影 响。 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体 间的取 向关系是解释 Ｆｅ：Ｍｏ沉淀 动力学和强 化行为 的重要参数 。 目前 ，关于 Ｍ５０ＮｉＬ高 温渗碳轴承钢中 Ｆｅ Ｍｏ与马 氏体基体的取 向关系未见
与
马
氏体
的
（１ １ １） 平 行 ，马 氏体 的 密 排 方 向 ［１１ １］ 与 Ｆｅ。Ｍｏ ３ ３ ６ ，， １．．●．．●．．． ●．． ●．． ●．．●．． Ｊ．． 一 ／
３
６
１ ● ●● ●● ● ｊ
一２ ｌ ０
１● ● ●● ●● ，● ｊ
（３）Ｍ５０ＮｉＬ高 温 渗碳 轴 承 钢 的表 层 和 心 部 均 存 在 纳米级 强 化 相 Ｆｅ：Ｍｏ，其 较 易 在 马 氏体 板 条 界 面处 析 出 ；Ｆｅ２Ｍｏ为 长条 状 ，宽 约 ２～３ａｍ；Ｆｅ：Ｍｏ生
长方 向为马 氏体 的密排 方 向 ［１１ １］ 或 Ｆｅ：Ｍｏ的密 排方 向 ［１００］ 。。
３ 结 论
（１）Ｍ５０ＮｉＬ高 温 渗碳 轴 承 钢 表 层 组 织 为 片 状 马 氏体 ，马 氏体 片 宽约 １５ｎｍ，ＴＥＭ 电镜 下 很 容 易 观 察 到 ，亚结 构 以孪 晶 为 主 ；心 部组 织 为 板 条 马 氏体 ， 孪 晶 很 少 。
（２）孪 晶马 氏体 的孪 生 面 为 马 氏体 的 ｛２１１）晶 面族 。
（４）Ｆｅ，Ｍｏ 与 马 氏 体 之 间 取 向 关 系 为 ：
ｆ ０·７０５］
： ｌ Ｌ、一 ０ ０． ．７ ７０ ０５ ６ Ｊ１ Ｍ
Ｆｅ Ｍ Ｏ
Ｍ
＝
龃 。
Ｍ
｛１１２｝Ｍ／／｛００１）Ｆ ：Ｍ 。
，
［１ １１】Ｍ／／［１００］Ｆｅ２Ｍ ｏ 。
参 考 文 献 ：
［１］ＢＬＯＹＣＥ Ａ，ＳＵＮ Ｙ，ＬＩ ｘ Ｙ．Ｄｕｐｌｅｘ ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏ— ｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｍ５ＯＮｉＬ ｆｏｒ ｇｅａｒ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｈｅａｔ Ｔｒｅａｔ— ｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｔａｌｓ，１９９２（２）：３７—４１．
收 稿 日期 ：２０１０—１２－０７；修 订 日期 ：２０１２－０２－２１ 基 金 项 目：９７３资 助 项 目 （６１３８５） 作 者 简 介 ：娄 艳 芝 （１９７４一 ），女 ，博 士 ，工 程 师 ，主 要 从 事 航 空 用 材 料 组 织 和 性 能 研 究 ，（Ｅ－ｍａｉｌ）ｙｚｌｏｕ＠ ｙａｈｏｏ．ａｎ。
（北 京 航 空 材 料 研 究 院 ，北 京 １０００９５）
摘 要 ：应 用 高 分 辨 电子 显 微 镜 （ＨＲＥＭ）观 察 Ｍ５０ＮｉＬ高 温 渗 碳 轴 承 钢 中 的 马 氏体 和 强 化 相 Ｆｅ，Ｍｏ的 形 貌 、结 构 及 其 与 马 氏体 的 取 向关 系 。分 析 结 果 表 明 ：Ｍ５０ＮｉＬ高 温 渗 碳 轴 承 钢 心 部 组 织 主 要 为 板 条 马 氏体 ，表 层 组 织 主 要 为 片
面
Ｆ
Ｍ
（２ １１） 平 行 ；Ｆｅ：Ｍｏ的 密 排 方 向 Ｏ［ １００］ 。０ －％ 氏
体 的密排方 向 ［１１ １］ 平行 ；Ｆｅ：Ｍｏ形 为 长条 状 ，沿
／， ．．．．．．．．．．．．．，．．．
一／
马 氏体 的密 排 面 （２ １１） 生 长 ，生 长 方 向为 马 氏体
状 马 氏体 ，其 亚 结 构 孪 晶 的 孪 生 面 为 ｛２ｎ ）晶 面 族 ；Ｍ５０ＮｉＬ钢 中 观 察 到 纳 米 级 强 化 相 Ｆｅ，Ｍｏ，长 条 状 ，宽 约 ２～
３ｎｍ；部 分 Ｆｅ：Ｍｏ沿 马 氏体 的 孪 生 面 生 长 ，生 长 方 向 为 ［１１１】 ；纳 米 级 强 化 相 Ｆｅ Ｍｏ与 马 氏 体 的 取 向 关 系 为 ：
报导 。本工作应用透射电子 显微 镜及高分 辨电子显微 镜观察了 Ｍ５０ＮｉＬ高温渗碳轴承钢渗层和心部组织 ，分 析 了 Ｆｅ Ｍｏ析出相与马 氏体间的取 向关 系。
１ 实 验材 料 与 方 法
实验用 钢 是 采 用 真 空 感 应 （ＶＩＭ）＋真 空 自耗 （ＶＡＲ）双真 空 熔炼 技 术 生 产 的 Ｍ５０ＮｉＬ钢 ，其 主要 成分 如表 １所示 。
的 密 排 方 向 ［１００］ 。平 行 ，Ｆｅ Ｍｏ的 生 长 方 向 为
马 氏体 的密排方 向 ［１１ １］ 。
Ｍ５０ＮｉＬ 钢 中 强 化 相０ Ｆｅ，Ｍｏ 的 析 出 特 点 为 ： ５
Ｆｅ：Ｍｏ的 密 排 面
（０１１） 。 与 ８ １ ●● ● ●● ●Ｊ
马
氏体
的
密
排
［４］ＬＡＷ Ｃ Ｃ，ＧＵＭＺ Ｋ Ｐ，ＫＡＲＧ Ａ Ｖ，ｅｔ ａ１．Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｅｔａｌ— ｌｕｒｇｙ ｏｆ ｃａｒｂｕｒｉｚｅｄ Ｍ５０ＮｉＬ［Ｃ］／／２６ Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ
Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｏｒｌａｎｄｏ，Ｊｕｌｙ １６ — １８，１９９０． ｆ５］ ＳＯＮＧ Ｓ Ｇ．ＤＵ Ｈ，ＳＵＮ Ｅ Ｙ．Ｌａｔｔｉｃｅ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｒｅｌａｔｉｏｎ—
第 ３２卷 第 ４期 ２０１２年 ８月
航 空 材 料 学 报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬ Ｍ ＡＴＥＲＩＡＬＳ
Ｖｏ［．３２，Ｎｏ．４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１２
Ｍ５０ＮｉＬ高温 渗碳 轴承 钢 中 Ｆｅ２ Ｍｏ析 出 相 的 电镜 观 察
娄艳 芝 ， 罗庆 洪 ， 李 春 志 ， 赵 振 业
表 １ Ｍ５０ＮｉＬ钢 的 主 要 成 分 （质 量 分 数 ／％ ） Ｔａｂｌｅ １ Ｍａｊｏｒ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｍ５０ＮｉＬ ｓｔｅｅｌ（ｍａｓｓ ｆｒａｃｔｉｏｎ／％ ）
Ｃ Ｓｉ Ｍｎ Ｓ
Ｐ
Ｃｒ Ｍ ｏ Ｎｉ Ｖ Ｆｅ
０．１４ ０．１６ Ｏ．２８ Ｏ．０２ ＜０．０】５ ４．１０ ４．３８ ３．５８ １．１６ Ｂａ１．
（１１２）Ｍ／／Ｆ００１）Ｆ
【１ ｌ１】Ｍ／／【１００３ Ｆ
，Ｍ 。 ，
，Ｍ 。 。
关键 词 ：Ｍ５ＯＮｉＬ钢 ；马 氏体 ；Ｆｅ Ｍｏ；取 向 关 系
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５０５３．２０１２．４．００８
中 图分 类 号 ：ＴＧ１４２．１
文 献标 识码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１００５ｄ０５３（２０１２）０４￣０４４—０５
［２］罗 庆 洪 ．表 层 超 硬 一韧化 接触 疲 劳 行 为 与 微 观 结 构 ［Ｒ］． 北 京 ：北 京 航 空材 料 研 究 院 ，２０１２．
［３］娄 艳 芝 ．超 硬 磨 削表 面 变 质 层 与 抗 疲 劳 机 理 研 究 ［Ｒ］． 北 京 ：北 京 航 空材 料研 究 院 ，２０１１．
Ｍ５０ＮｉＬ钢热处理工 艺为渗碳 （９５０～９８０℃）一真 空 退 火 （７００—７５０ｃ《＝）一 真 空 淬 火 （１０５０～１１２０℃ ）一 冰冷 （一７３ｏＣ）＋回火 （５００～５５０ｏＣ）三次 ，具 体热处 理 制 度参见 文献 ［８］。试 样 表 层最 终 碳含 量 约为 １％ ， 表层硬度 ６３ＨＲＣ，有 效渗层深 度为 １．８ ｍｍ。
电镜样 品的制备 过程 ：用线切 割方法沿平 行 于渗 层的方 向在 渗 层 和心 部分 别取 ０．５ｍｍ 厚 的薄 片 ，再 用水磨砂纸 逐级研 磨 至厚 度 小 于 ５０ ｍ，而 后在 ＤＫ． ＤＪ－ＩＩ制 冷型双 喷 电解减 薄 仪 上减 薄 至 穿孔 ，所 用 电 解液为 ５％ 高氯 酸 ＋９５％无 水 乙醇 （体 积 分数 ）。薄 膜样品制成 后 在 ＪＥＭ－２０１０透 射 电子显 微镜 （ＬａＢ 灯
Ｍ５０ＮｉＬ钢是 ２０世 纪 ８０年代 研 制 成 功 的新 一 代 表层 硬化 型高 温 高强 度 轴 承 齿 轮 钢 ，渗碳 性 能 优 良 ，心 部具有 较高 的断 裂 韧 度 。同 时 ，Ｍ５０ＮｉＬ钢 渗 碳层 存在较 高 的残 余 压 应力 ，组 织 中碳 化 物 细小 且 弥散 均匀分 布 ，是航 空 航 天 高 温传 动 部 件 的理 想 选 材 。 由于 Ｍ５ＯＮｉＬ钢渗 碳工 艺复 杂 ，且渗 碳层 及 心 部 组 织 对 之 后 的 化 学 热 处 理 影 响 很 大 ，因 此 ， Ｍ５０ＮｉＬ钢渗 碳后 的微 观 组织 备 受 关 注 。有研 究 表 明 ，Ｍ５ＯＮｉＬ钢 渗 碳 层 组 织 为 回 火 马 氏 体 和 碳 化 物 ，碳 化物 可能 为 Ｍ２３ｃ６，Ｖ４Ｃ，，ｃｒ ｃ３，Ｍ６ｃ，Ｍ２Ｃ， Ｍ，ｃ，和 ＭＣ等 ；文献 ［５］还 研究 了 Ｍ５０ＮｉＬ钢 中 Ｍ，ｃ与 马 氏体 的取 向关 系 。