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片状富氮奥氏体孪晶组织及其形成机理 伍翠兰∞+罗承萍@ (①华南理工大学机械工程学院，广州510640；②湖南大学材料科学与工程学院。长沙410082) 摘要 的复合扩散层组织．发现较深区域扩散层出现了片条状富氮奥氏体(抓)从献素体 基体中析出现象．片条状的yw沿轴线方向生长成李晶，形成很具特征的“背靠背”双 晶结构．这种片条状n可分为两类，一类是两亚片条抽之间保持真正的{111}挛晶 {3351惯习面；另一类是两亚片条撕之间保持伪{111}孪晶关系，其内部生成了许 多{111)微挛晶和层错．由于微李晶和层错的干扰使得yN-9D点阵发生了局部弛豫， 致使期-9口的位向关系偏离K．S关系，且¨中主孪晶面{111J舳1／／{111}yN2的平行 关系也被略微破坏，其yN，娇面也不再像第一类的那么明锐，平直． 关键词 孪晶富氮奥氏体20钢渗氨复合渗铬 常用钢材经离子渗氮后再渗铬复合处理可将渗铬温度降低到600℃左右。并能获得具有 高硬度、优异耐磨性的复合渗铬化合物层，同时原氮化扩散层组织也发生相变【l_21．对低碳钢而 言，渗铬后原氮(碳)化层中的针状(或者片状)y’减少甚至消失，并出现类似珠光体或者贝氏体 或者马氏体的组织。文献【l】介绍了这种金相组织，但没有表征其组成相的微观结构以及相应 的晶体学特征．尽管800℃以下这种低温复合渗铬处理，能在材料的表面形成高铬化合物层， 但是没有数据说明在离表面50 p．m深的复合扩散层中有大量铬原子渗入。因此20钢700℃x10 h复合渗铬扩散层中的相变仍属于含氮铁基的相变．尽管许多文献”卅研究了钢的渗氮组织相 变，但是仍然不能圆满解释低碳钢复合渗铬扩散层中的Fe-N相变本质．当采用透射电镜研究 20钢经700℃x10 h复合渗铬后的扩散层组织特征时，发现较浅扩散层区域出现类似贝氏体组 织，而较深扩散层中出现成对析出的片状富氮奥氏体孪晶，并得出这种片状富氮奥氏体孪晶 是700C加热过程中的一种逆转变产物，其稳定性很高，在随后的空冷加水冷过程中未发生分 解而保留下来，本文着重介绍片状富氮奥氏体孪晶组织及其形成机理． 收稿日期：2005-07—14；接受日期：2007—04-03 准号：20070410979)和湖南省博士后基金(批准号：2006FJ4238)资助项目 +E-mail：euilan—wu@163．coin 1436 中国科学E辑技术科学 第37卷 1材料和试验方法 trim、高10mill的圆柱，再经磨光及清洗后离子渗氮 将正火态的20钢切成直径为015 (560℃4-20℃，9h，渗氮后随炉冷却)，然后进行700C±10‘C氯化盐浴渗铬10h，渗铬后先空 素组成，能谱分析时选用铍双倾试样台，实验中电子束斑人小约25nm，采谱时间为300s， Oxford能谱仪分辨率为133eV． 2实验结果与讨论 2．1抓孪晶片条和晶体学特征 在离表面较深(50 um)的扩散层内，基本上是(“+yN)组织．在此区域内观察到具有FCC 结构的片条状析出相和具有BCC结构的基体相，本文将它们称为富N奥氏体yN相和硼．在 随后第3节的讨论中将阐述这种片条FCC相被判定为n相的原因．抓相形态的一大特点是： 片条状，且以两片并列为一组，二者间保持{111)孪晶关系．图1显示2片具有这种孪晶关系的 与入射束平行的位向．同时，柏．1a界面和埔，，口界面对称地处于h，，珀。界面的两侧，且与 4。(如图1(c))．根据图1(d)的电子衍射花样以及上述各界面的位向， 抽．，h，界面的夹角都是14 2．0％左右，所以形成此类州摒面引起的应变能将较小．根据图l(d)的复合电子衍射花样，得 出竹1和捕：分别与棵持如下精确的K—s位向关系： (111)‰H(111)‰，，(110)口， [1101‰，／[110]埔，H[111]口， (2·1) [1121m，／【112]№a[112]