金属材料制备喷射成型技术
喷射成型
喷射成形（Spray Forming）技术，也有人称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是廿世纪80年代以来，工业发达国家在传统快速凝固／粉末冶金（RS/PM）工艺基础上发展起来的一种全新的先进材料制备与成形技术。
喷射成形技术的基本原理是用高压惰性气体将金属液流雾化成细小液滴，并使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到一定形状的接收体上成形。
这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征，整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的沉积坯。
采用喷射成形工艺制备的材料与用传统铸造或变形工艺制备的材料相比，由于在制备过程中的快速冷却使显微组织明显细化、析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观和微观上得到有效地控制，因此材料的力学性能几乎没有各向异性，使材料的总体性能得到了明显的提高。
这种新工艺与传统的粉末冶金工艺相比，由于从冶炼到坯件成形可在一个工序完成，省去了粉末冶金制粉、混料、压坯和烧结等多道工序，且可有效地控制材料中的氧含量与纯净度，这可使材料坯件的制造成本大幅度地降低。
当今，各工业发达国家利用喷射成形技术在高速钢、高温合金、铝合金、铜合金等先进材料的开发和生产方面已经取得了很大进展，其中高性能铝合金是喷射成形技术领域中最具吸引力的开发方向。
喷射成形技术的开发和应用喷射成形技术作为一种高新技术，其产品可广泛用于航天、航空、国防、汽车、化工、海洋和石油等工业领域。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆锭坯和管坯上，对平板产品的应用较少。
目前，已经能生产直径450mm和长度2500mm的棒材，其收得率可高达70%~80%，所生产的管坯直径为150~1800mm、长度为8000，其收得率为80%~90%。
而成形的合金材料主要有：铝硅合金、铝锂合金、2000及7000系列铝合金、各种铜合金、不锈钢和特种合金等。
简述熔融沉积成型的成型原理
简述熔融沉积成型的成型原理熔融沉积成型是一种高效、精确的制造技术，可以实现复杂零件的快速制造。
其成型原理主要基于熔融金属的沉积和凝固过程。
在熔融沉积成型过程中，金属材料首先被加热至其熔点以上，使其变为熔融状态。
然后，通过控制加热源的移动和喷射速度，将熔融金属喷射到工件的特定位置上。
在喷射过程中，熔融金属与已有的材料层发生热交换，迅速冷却并凝固。
随着喷射的持续进行，熔融金属逐渐沉积在工件上，形成所需的形状和结构。
熔融沉积成型的成型原理可以分为以下几个关键步骤：1. 材料预处理：在熔融沉积成型之前，需要对金属材料进行预处理。
这包括去除表面的氧化物和杂质，以确保沉积的金属材料具有良好的质量和精度。
2. 加热和熔化：通过引入高温能源，如激光束或电弧，将金属材料加热至其熔点以上，使其变为熔融状态。
在熔化过程中，金属材料的颗粒逐渐熔化并形成液态金属。
3. 喷射和沉积：通过控制加热源的移动和喷射速度，将熔融金属喷射到工件的特定位置上。
喷射过程中，熔融金属与已有的材料层发生热交换，迅速冷却并凝固。
随着喷射的持续进行，熔融金属逐渐沉积在工件上，形成所需的形状和结构。
4. 层与层的连接：在沉积过程中，各层之间需要保持良好的连接。
这可以通过控制喷射参数、调整喷射路径和优化沉积策略来实现。
确保各层之间的连接性对于最终工件的性能和质量非常重要。
5. 结构调整和后处理：在完成沉积过程后，可能需要对工件进行结构调整和后处理。
这包括去除不需要的材料、表面光洁处理、热处理等。
这些步骤可以进一步提高工件的质量和性能。
熔融沉积成型技术的成型原理基于金属材料的熔化和凝固过程，通过控制喷射参数和沉积策略，可以实现复杂零件的高精度制造。
与传统的制造方法相比，熔融沉积成型具有快速、灵活和可定制性强的优势，被广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
随着材料科学和制造技术的不断发展，熔融沉积成型技术将进一步推动制造业的创新和进步。
喷射成型法制备超高强铝合金
七 结论和展望
1.利用往复喷射成型技术制备的Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金比传统铸造工 艺成型的铝合金具有诸多优点。喷射成型可以得到均匀细小的晶粒，显微组织 为等轴晶，宏观均匀，基本上没有宏观偏析，但是由于冷却速度较快，使得成 分偏析仍然存在。晶界比较细，结合相对较好。喷射成形材料晶粒内部分布着 细小的第二相，提高了样件的性能。经过适当的热处理之后，沉积坯内的第二 相显著减少，析出相细小弥散，显著提高了样件的性能。 2.鉴于喷射成型技术的优点，开发和完善先进的喷射成形制备工艺,通过制备方 法的改进和工艺参数的合理选择,结合合金纯度提高、熔体净化,获得高质量的 铸锭组织,最终提高合金的韧性、抗腐蚀性和疲劳强度。突破一些技术难点，将 会对超高强铝合金的研究和开发过程大有裨益。
喷射成型法制备超高强铝合金
S20130649
郑饶文
一 Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金
超高强度铝合金是以Al-Zn-Mg-Cu 系(简称7xxx 系) 为主的可热处理强化的 铝合金。它具有高的比强度和硬度、良好的热加工性、优良的焊接性能、较 好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点
二 喷射成型技术
喷射成形技术的基本原理是先 将金属或合金材料加热到熔化 状态，再用高压保护性气体将 熔融的液态金属雾化成细小弥 散的颗粒，再以极高速度将其 喷射并沉积。
2 SEM&XRD分析
沉积坯SEM组织图 a为全貌图 b为局部放大图
铸造 7055 铝合金 SEM 组织图：(a)全貌图；(c)是(a)图中局部高倍放大
六 热处理方法
1. 固溶热处理
2. 单级时效（T6)
3. 双级时效(T73.T74.T76)
4. 回归再时效(RRA)
对该实验喷射成型的样坯进行T6热处理，得到如下组织,与未 处理的沉积坯，进行对比。
喷射成型技术1
喷射成型技术一、概述喷射成型一般用于复合材料和金属粉末中，常用的玻璃钢喷射成型法是使用喷射机将玻璃纤维切断(通常切成25～30mm长)并与树脂一起喷到模具外表，再用辊子将沉积物压平实，同时去除气泡喷射成型是一种半机械化操作，生产效率比手糊成型高2一4倍，劳动强度低，尤其对于大制品，其优点更为突出。
采用喷射成型的制品有游艇、船舶、汽车外壳和槽罐、家具、浴缸、等。
喷射成型无搭缝，制品整体性好，可涂敷胶衣树脂。
增强材料采用了最廉价的粗纱，从而降低了材料费用。
另外，这种成型装置构造紧凑且搬运容易。
喷射成型的开展方向是代替手糊法制作玻璃钢。
在手糊成型工艺中，操作者常触及原材料，而原材料中含有一些挥发性较强的毒性化学辅助剂，假设施工现场排风及个人防护条件较差，常会产生身体不适的病症。
因此从保护操作人员的身体安康方面来说，也需要开发喷射成型技术。
喷射成型中金属粉末喷射成型(Metal Powder Injection Molding，简称MIM)应用最广，它是将现代塑料喷射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术，而最初金属粉末喷射是受塑料喷射成型的启发，美国加州Parmatech公司于1973年创造，八十年代初欧洲许多国家以及日本也都投入极大精力开场研究该技术，并得到迅速推广。
特别是八十年代中期，这项技术实现产业化以来更获得突飞猛进的开展，每年都以惊人的速度递增。
经过10多年的探索、研发，金属喷射成型技术取得了很大的进展。
到目前为止，美国、西欧、日本等十多个国家和地区有一百多家公司从事该工艺技术的产品开发、研制与销售工作。
日本在竞争上十分积极，并且表现突出，许多大型株式会社均参与金属粉末喷射成型工业的推广，这些公司包括有太平洋金属、三菱制钢、川崎制铁、神户制钢、住友矿山、精工--爱普生、XX特殊钢等。
目前日本有四十多家专业从事金属粉末喷射成型产业的公司，其金属粉末喷射成型工业产品的销售总值早已超过欧洲并直追美国。
玻璃钢化工设备-喷射缠绕成型工艺
玻璃钢化工设备喷射缠绕成型工艺玻璃钢化工设备成型工艺目前可简述为喷射缠绕成型，“喷衬工艺”为使用喷枪喷射技术制作玻璃钢化工设备内衬成型的工艺。
“衬”为玻璃钢化工设备的内衬，内衬层结构上分为内衬层和过渡层，主要作用为防腐防渗。
玻璃钢化工设备结构由防腐防渗内衬层、增强结构层、外表抗老化层组成。
确保不仅良好的耐介质腐蚀性，又具有足够的物理机械性能，满足不同的介质工况需求。
采用无碱玻璃纤维高张力、多层次、多角度、加强型缠绕，满足有机、无机溶剂及具有化学、电化学腐蚀性介质的储存、中转和生产等需要，满足非电解质流体的中转、输送、消除静电的需要，满足各式支承剪切及掩埋与荷载的力学要求。
玻璃钢的可塑性强、设计灵活性大、化工设备容器壁物理结构性能优异。
成熟的纤维缠绕玻璃钢可以通过改变树脂体系或增强材料来调整容器、塔器等的物理化学性能，以适应不同介质工况条件的需要。
通过调整结构层厚度、缠绕角和壁厚结构的设计来调整设备本体的承载能力，适应不同压力等级、容积大小，以及某些特殊性能的玻璃钢容器、塔器的需要，是其它同性的金属材料无法比拟。
玻璃钢制品耐腐蚀、防渗漏、耐候性好、使用寿命长。
玻璃钢具有优越的耐腐蚀性能，在贮存各种腐蚀性介质时，玻璃钢显示出其他材料所不及的优越性，可以储存各种不同的酸、碱、盐和有机溶剂，由此可见玻璃钢的应用十分普遍，但是玻璃钢产品的质量却是取决于原材料、施工工艺等几方面因素。
玻璃钢喷衬工艺作为目前国内成熟的机械化生产工艺，具有空前的优势。
喷衬工艺的优点：1、生产效率比手糊的高4-8倍。
2、产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好。
3、可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗。
4、产品尺寸、形状不受限制。
5、喷射机能使催化剂和树脂于喷射前在液压下在喷管内混合均匀，故喷射时无压缩空气漏出，喷射时空气污染少。
生产准备：1、材料准备：原材料主要为树脂和无碱玻璃纤维。
2、模具准备：准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。
金属3d打印的原理
金属3d打印的原理
金属3D打印的原理是采用金属粉末或金属丝作为原料，通过计算机的控制逐层堆积成型。
具体来说，金属3D打印技术主要分为两类：粉末烧结法和金属喷射法。
粉末烧结法是一种增材制造技术，它利用激光束、电子束或热压机等加热源将金属粉末烧结成型。
其中，激光选区烧结（SLS）是最常用的粉末烧结法之一。
在SLS中，首先在工作台上铺一层金属粉末，然后激光束在计算机控制下按照界面轮廓信息对实心部分粉末进行烧结。
完成一层后，再铺上一层新的金属粉末并进行烧结，如此循环往复，层层堆积成型。
金属喷射法是一种基于喷射沉积原理的3D打印技术。
它采用高能脉冲将金属粉末瞬间熔化并喷射沉积成型。
其中，最有代表性的是3D打印中的激光选区熔化（SLM）技术。
在SLM中，首先将金属粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平。
激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地熔化，一层完成后再进行下一层熔化，如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。
总的来说，金属3D打印技术是一种将金属粉末通过计算机控制逐层堆积成型的制造技术。
它具有制造工艺简单、柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快等特点，被广泛应用于铸造业、航空航天等领域。
喷射成型
喷射成形（Spray Forming ）技术，也称为喷射沉积（Spray Deposition）或喷射铸造（Spray casting）技术，这是20 世纪60 年代以来，工业发达国家在传统快速凝固/粉末冶金（RS / PM）工艺基础上，发展起来的一种全新的先迚材料制备与成形技术。
金属喷射成形技术包括金属熔化、雾化和沉积三个过程，即用高压惰性气体将融化后的金属液流雾化成细小液滴，幵使其沿喷嘴的轴线方向高速飞行，在这些液滴尚未完全凝固之前，将其沉积到具有一定形状的接收体上，从而获得99%理论密度的金属实体。
这样，通过合理地设计接收体的形状和控制其运动方式，便可以从液态金属直接制备出具有快速凝固组织特征、整体致密的圆棒、管坯、板坯、圆盘等不同形状的半成品坯件［1］。
金属喷射成形是一种新型的快速凝固技术，它与铸锭冶金、粉末冶金工艺相比较，具有以下主要优点［2］：1）坯料成分均匀，组织细化2）固溶度大，氧化程度小。
3）材料致密度较高。
4）喷射沉积效率高。
5）生产流程短，成本低。
喷射成形是英国Swansea 大学的A. R. E. Singer教授于1968 年首先提出的。
为了降低传统铸造- 轧制工艺的消耗，Singer 等人发明了将熔融金属喷射沉积到旋转辊上幵直接轧制成带材的一体化工艺，即喷射轧制工艺。
此后Brooks R G 等人继续发展了该技术，成立了Osprey 金属公司，于1974 年将喷射沉积原理应用于锻造毛坯的生产，发明了著名的Osprey 工艺，设计制造了多种Osprey 成套设备，取得多项专利，使喷射沉积技术获得迅速发展。
近年来，喷射成形技术已成为材料科学与工程界的研究和产业化发展的热点之一［3］。
国外喷射成形技术的应用开发主要集中在圆坯和管坯上。
目前，已经能生产直径450mm 和长度2500mm 的棒材，其收得率可高达70% ~ 85%，所生产的管坯直径为150 ~ 1800mm、长度为8000mm，其收得率为80% ~ 90%。
5喷射沉积技术简介
喷射室
坯
托架
移动杆
模冲
喷射锻造的专利装置
喷射涂层
喷射涂层示意图
同时喷射喷丸
同时喷射喷丸是 Singer教授1985年提出 的英国专利，它不同于 上述喷射成形工艺，该 工艺金属沉积与致密化 是同时进行的，并且在 喷雾室一次联合操作即 可容易地实现沉积与致 密化密切结合。它可生 产达到理论密度的沉积 物，防止内部氧化的可 能性，从而体现快速凝 固的优点。
(2) 产品性能优异
由于在喷射沉积过程中，金属液流通过水冷基体传导传 热和高速气流的对流、辐射传热，因而与铸造工艺相比具有 较高的冷却速度(10-102K/s)，并且能够获得晶粒细小，无宏 观偏析的微晶组织。 (3) 制备复合材料的新方法 喷射沉积是一种制备金属基复合材料的崭新方法，它可 将广范围的颗粒引进到任何基体金属中，并且分布均匀、结 合良好。另外采用此法能够很好地制备层状复合材料，各种 金属交替沉积，形成的层状结构在冷热轧时不必担心脱层， 并且可以在致密金属基体上沉积其他金属和合金。喷射沉积 目前广泛应用于制备金属基颗粒增强材料、摩擦材料、双金 属等层状材料中。
雾化沉积过程的热传导主要是依靠雾化液滴和惰性气体的对流和辐 射进行热交换以及沉积坯通过基底传导和表面气体的对流、辐射进行热 交换来实现的。 根据所选择的工艺参数的不同，经雾化喷射后的颗粒与基底碰撞时， 可以有以下几种状态： (1) 绝大部分颗粒在与基底碰撞前已凝固，在这种情况下，只能获 得疏松的粉末堆聚体。 (2) 绝大部分颗粒在与基底碰撞前仍保持液相，在这种情况下，金 属在沉积后的凝固行为类似铸造。 (3) 金属颗粒在与基底碰撞时，部分颗粒呈现液态(约占30-50%)， 部分颗粒呈现固态和半固态，碰撞后有可能在基底上形成液体薄层，再 与下层颗粒流结合成致密的沉积层。 (4) 金属颗粒在与基底碰撞时，大部分颗粒呈现液态(约占50-70%)， 由于基底冷却速度快，过冷熔体在基体上迅速冷却而获得具有快速凝固 组织特征的沉积层。这种沉积方式的基体在下一层颗粒碰撞前一般不形 成液体薄层，消除孔隙和溅射边界主要是靠上层较多量的液相。
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工作组制作
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由V6钢淬火后再经回火处理试样拍摄的TEM照片上， 可以清晰看到，细小碳化物析出明显增加，图14(a) 至图14(c)这组TEM照片非常清楚地展示了这种微观 组织形貌特征，其中图14(b)尤为突出。图14(d)则为 大块碳化物颗粒分布于回火马氏体基体上的形貌像， 这种大尺寸碳化物颗粒很可能是具有简单立方结构的 V8C7相，X射线衍射分析已经证明此种碳化物的存在， 表明上述推测是合理的。
演讲人：辛宏辉
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喷射成形对钢组织 的影响
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喷射成形原理简介
工作组制作
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喷射成形工艺也称雾化喷 射沉积成形工艺，该工艺是 由金属熔体雾化以及雾化液 滴沉积在基板上形成不同形 状工件的两个基木过程组成。
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喷射成形装置主要由熔化室、雾化室和沉积器构成。熔化室 的作用是熔炼金属，对于活泼金属可以在真空或保护气氛下 进行熔炼。熔化室中的熔融金属，经过导液管而进入雾化室 内。雾化室的上端是喷嘴.高压惰性气体如氮气或氢气送入喷 嘴.经过环状排列的小孔或环缝向外高速喷射，使从导流管流 出的金属熔液细流雾化成细小液滴，并形成雾化锥。雾化室 的下部是沉积器，从喷嘴飞出的细小液滴经过动量传递过程， 被高速气流加速而飞向沉积器。在飞行过程中，细小液滴通 过能量传递失去热量而降温，根据失去热能的多少液滴抵达 沉积器时，可以仍保持液态，也可以已经完全凝固为固态， 还可以处于半固态。
工作组制作
喷射成形V6冷作模具钢的组 织结构研究及与锻造态组织 比较
工作组制作
引言：采用喷射成形工艺制备了Vanadis6 (V6) 冷作模具 钢,并对不同状态下的组织结构进行了观察分析。铸造态 V6钢存在严重的枝晶偏析，这种极差组织是很难通过后 续热加工与热处理加以改善的；而喷射态V6钢具有细小 的等轴晶组织，碳化物主要分布在基体中，在晶界上也 出现了一些形状不规则的较大尺寸碳化物和少量共晶莱 氏体组织，但与铸造态V6钢相比，喷射态V6钢的组织有 了极大改善。经过球化退火处理，喷射成形V6钢获得了 优良的球化组织。根据X射线衍射及TEM试验观察分析， 对喷射态、淬火态以及回火态V6钢的相组成进行了鉴别。
工作组制作
工作组制作工作组制作 Nhomakorabea 2.2 V6钢的锻后组织观察 图6为喷射成形V6钢锻造后微观组织的一组TEM形貌 像，其中图6(a)所显为共析组织与弥散分布的细小碳化物 相，图6(b)为晶内未溶解碳化物颗粒的形貌像。图7为同 一锻造态试样中微观组织的另一组TEM形貌像，其中图 7(a)显示碳化物颗粒与位错线塞积，图7(b)为晶内孪晶马 氏体形貌像。
工作组制作
Vanadis6（V6）高合金冷作模具钢是瑞典Uddeholm公司采用粉末冶 金工艺生产的V系列模具钢中的一种，与广泛应用的Vanadis 4（V4） 钢相比[1～4]，其碳含量和钒含量均有明显增加，分别高达2.1%和 5.4%。V6钢属铬-钼-钒系冷作模具钢，具有优良的综合性能，如非常 高的耐磨性和良好的韧性；高的淬透性和抗压强度。此外，该钢淬回 火后的尺寸稳定性明显优于传统铸造工艺生产的冷作模具钢和高速钢， V6钢的这一特点也意味着它是一种非常适合于在其上进行CVD和PVD 涂层的工具钢。由于V6钢中碳和合金含量较高，使用传统铸造工艺生 产，容易产生严重的成分偏析、粗大碳化物以及网状碳化物。目前只 能用粉末冶金工艺生产V6钢，但工艺带来的生产成本昂贵和生产工艺 复杂的不足，却成了制约该类钢种规模生产和推广应用的主要原因。 因此，寻求一种既经济又可行的生产V6钢的工艺技术以满足市场之需 求，是一项颇有意义并具有实际应用背景的研究工作。
工作组制作
1. 试验材料与方法 试验用材料为喷射成形V6高合金冷作模具钢，其合金成分特点 是碳和合金含量比广泛应用的V4钢更高。V6钢母合金是在宝钢研究 院50kg真空感应炉中冶炼，其化学成分（质量分数%）为2.1C， 6.8Cr，1.5Mo，5.4V，1.0Si，0.4Mn，0.03S，0.03P。采用多孔模 壳浇注的圆棒，经过喷砂处理去掉外表面氧化皮，作为喷射成形用 母合金原料。喷射成形制取的V6钢坯件形状呈高斯分布，中间最高 度约30mm，直径约130mm，重量1.8kg左右。 采用金相显微镜、电子显微镜（TEM）、以及X射线衍射仪，对 取自于铸造V6钢母合金、喷射态V6钢、锻造态V6钢、退火态V6钢 以及淬回火态V6钢试样的组织结构进行了观察分析研究。
工作组制作
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2.3 退火与淬回火组织结构分析 喷射态V6钢经过锻造加工以及去应力退火处理，原先碳化 物不均匀分布及少量共晶莱氏体组织明显得到改善。为了给后 续淬回火处理创造组织条件，需要进行球化退火处理，以期获 得一个理想的球化组织。图10所示为喷射成形V6钢球化退火后 的金相组织照片，由图10可见，球化退火处理后的组织比较均 匀，碳化物弥散分布于基体中，其中近似于球形的小尺寸碳化 物占大多数，系二次析出碳化物；另有少量不规则形状的未溶 一次碳化物。
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众所周知，喷射成形是一项新颖的快速凝固技术，在材 料制造与加工方面极具潜力。该技术不仅能改善传统材 料的组织与性能，而且更大优势是能开发新型材料。根 据喷射成形工艺具有快速凝固特点，将它应用于高合金 冷作模具钢生产，其优势会得到充分显现。基于上述考 虑，作者采用喷射成形这一有效工艺手段，制取了V6钢， 并对试验材料的基本组织、以及经过后续热加工和热处 理后的组织结构演变进行了研究。本文只是此项研究工 作的初步试验结果及分析讨论。
工作组制作
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结合X射线衍射试验以及TEM观察分析，基 本确认了喷射成形V6钢淬火态和回火态试 样的相组成：淬火态试样具有马氏体、残 余奥氏体、M7C3型、V8C7型、以及M3C 型碳化物相；而回火态试样的组成相由马 氏体、残余奥氏体、M7C3型、V8C7型碳 化物构成。
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3 结论 （1） 传统铸造工艺制备的V6冷作模具钢存在严重的枝晶偏析组织，这种 极差组织是很难通过后续热加工和热处理加以改善的；而喷射成形V6钢具 有细小的等轴晶组织，碳化物主要分布在基体中，在晶界上也出现了一些 形状不规则的较大尺寸碳化物和少量共晶莱氏体组织，但与铸造V6钢相比， 喷射态V6钢的组织有了极大改善。 （2） 根据X射线衍射以及TEM试验结果分析，已确认喷射态V6钢的相组成 是由奥氏体、马氏体、以及碳化物构成，其中碳化物主要有M7C3和M23C6 两种类型，另外，还有一种尺寸小于50nm的碳化物，推测可能是MC类型 的VC碳化物。 （3） 喷射成形V6钢淬火态试样的相组成由马氏体、残余奥氏体、M7C3型、 V8C7型、M3C型碳化物构成；回火态试样的相组成由马氏体、残余奥氏体、 M7C3型、V8C7型碳化物构成。
工作组制作
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图2所示为喷射态V6钢试样X射线衍射谱，根据相鉴定已 基本确认喷射态V6钢组成相为奥氏体和马氏体，而衍射 谱上还剩余一根d值为0.2403nm的线条无法确认所属相。 虽然从图1(b)金相照片上已能清楚看到喷射态V6钢试样 中存在较多碳化物，但在X射线衍射试验上却未能确认碳 化物的类型。因此，有必要通过TEM试验来弥补金相观 察和X射线衍射分析的不足。
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图4所示为喷射态V6钢试样中M7C3碳化物形貌像及电子衍射 花样，其中图4(a)为明场像，图4(b)为暗场像，图4(c)为[014] 晶带衍射花样。图5为喷射态V6钢试样中M23C6碳化物形貌 像及电子衍射花样，其中图5(a)和图5(b)分别对应碳化物的明 场像与暗场像，而图5(c)则为[129]晶带电子衍射花样。 根据X射线衍射以及TEM试验结果综合分析，已基本确认 喷射态V6钢的相组成是由奥氏体、马氏体、以及碳化物构成， 其中碳化物主要有M7C3和M23C6两种类型，另外，还有一 种尺寸小于50nm的碳化物，推测可能是MC类型的VC碳化物。
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2. 试验结果与分析 2.1 喷射态V6钢组织结构分析 V6钢由于碳和合金含量较高，采用传统铸造工艺生产因冷却 速度缓慢，而导致严重的成分偏析和共晶莱氏体的产生，通过后 续热加工和热处理，虽能减轻缺陷，但改善的程度极为有限。图 1(a)和图1(b)分别给出铸造态和喷射态V6钢的组织照片。由图1(a) 可见，铸造工艺制备的V6钢存在严重的枝晶偏析，这种极差组织 是很难通过后续热加工与热处理加以改善的。喷射态V6钢具有细 小的等轴晶，细小碳化物主要分布在基体上，在晶界上也出现了 一些形状不规则的较大尺寸碳化物和少量共晶莱氏体组织，如图 1(b)所示。尽管如此，但与铸造态V6钢相比，喷射态V6钢的组织 有了极大改善。
工作组制作
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V6钢的锻造加热温度为1070～1080℃，在此温度范围，尚有部分碳 化物未溶入奥氏体中，在锻造后的冷却过程中依然被保留下来。钢 在缓慢冷却过程中发生了共析转变，与此同时，原先固溶于奥氏体 中的碳和合金元素以碳化物形式析出。TEM观察表明：V6钢锻造加 工后的组织较复杂，有些区域为共析反应析出的呈条带状分布的 M23C6碳化物，并在其周围析出非常细小的二次碳化物（如图6(a) 所示）；有些区域为孪晶马氏体（如图7(b)所示），也有位错密度很 高的区域，类似于胞状组织，在碳化物处受阻发生缠结形成胞壁 （如图7(a)所示），表明锻造加工产生的变形组织尚未消除；另外， 还可观察到未溶解一次碳化物（如图6(b)所示）。电子衍射花样分析 表明，图8所示的球形碳化物主要为M7C3型碳化物，而图9中看到的 断续分布的条状碳化物为共析反应析出的M23C6型碳化物。碳化物 对应的明、暗场像及电子衍射花样分别如图8和图9所示。
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课下研究：喷射成形在表面热处理中的应用
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注释 CVD：化学气相沉积法 PVD：物理气相沉积法
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注释 冷作模具钢：金属在冷态下变形所用的模具 钢，工作温度不高，主要承受高的压力或冲 击力，金属之间有强烈摩擦，所以冷作模具 钢要求具有高硬度、高耐磨性、及一定韧性。