使用高温激光共聚焦显微镜对GCr15轴承钢中碳化物

高温行为的原位观察与分析

  通过高温激光共聚焦显微镜对GCr15连铸坯料中原始碳化物的高温溶解行为进行了原位观察。研究者通过拟合方程分析了加热或浸泡过程中原始碳化物的溶解动力学。随着温度或保温时间的增加，碳化物的溶解过程呈现三个阶段（快速→缓慢→加速）。在加热阶段以及浸泡过程的第一、第三阶段，碳化物的初始尺寸决定了斜率的陡峭程度；而在浸泡过程的中间阶段（“缓慢”阶段），斜率始终保持为零。尽管碳化物的初始尺寸差异显著，但其最终溶解温度均处于1210-1235℃的狭窄区间，且保温时间控制在50分钟以内。采用分形分析技术研究了溶解过程中中小型碳化物的形态特征。根据浸泡前后分形维数的变化趋势，碳化物逐渐向更规则的形态演变。

图1 S1合金加热过程中碳化物的原位观察

  如图1所示，碳化物在场中心呈现为白色块状结构。当碳化物边界不呈直线时，薄弱区域会形成凹槽。在725至825℃范围内，碳化物的尺寸及峡状形态（包括凹槽的大小和形状）保持稳定。当温度升至925℃至1025℃时，较大碳化物开始收缩。在1025℃至1125℃区间，收缩后的碳化物在凹槽处开始分离，形成更小、更块状且呈岛状的形态。当温度超过1125℃时，这些岛状碳化物逐渐趋向球形，并从凹槽处断裂。约1200℃时，所有碳化物均呈现明显的球状特征。

参考文献：