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1819-碳氮共渗显微组织中的黑色组织

2013-12-25 12:57阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1732474030

碳氮共渗显微组织中的黑色组织
------ Carbonitriding、Black Microstructure？成果不好

对于碳氮共渗（carbonitriding）显微组织中的黑色组织（Black Microstructure）有一个描述：

黑色组织是碳氮共渗层中最危险的缺陷之一。五十年代初期，就有人开始了研究，迄今一直为人们所关注。
由于没有严格的定义，不同资料所谈及的黑色组织的含意不尽相同。一般而言，主要包括两种情况：一种是经弱酸腐蚀后，在金相显微镜下所观察的黑网或黑带，此系内氧化，碳氮化物过多或是冷却速度不够，形成非马氏体转变产物；另一种是在未经腐蚀的情况下，在金相显微镜下所观察到的黑色组织。其形成原因及本质，均与前一种不同。本文所论及的便是指后一种黑色组织。
尽管对黑色组织的本质进行了许多研究，但对其本质及形成机理并未取得统一清楚的认识。

我看到的一批样品是这样的：

1号袋子，有一个镶块和一些产品，我想确认表面是否有残奥，可以看一下箭头所指的那个销子。材料为AISI 7140，类似于国内的
38CrMoAl。840度碳氮共渗，3小时，淬火+低温回火。要求表面没有残奥，因为表面组织很细，所以不好判断有些亮的组织是否残奥。
2号袋子，有一个镶块，工艺和材料与1号袋子的产品类似。热处理发现有些销子渗氮层有“黑色”组织，硬度偏低或不符合要求。箭头所指销子。一直找不到原因。

从资料看，“不腐蚀，或者轻腐蚀”，即可看到；还没有说是必须“深腐蚀”才可以看到的黑色组织。不过，较深的腐蚀下，确实看到了。有些“与众不同”；如下：
1819-碳氮共渗显微组织中的黑色组织
1819-碳氮共渗显微组织中的黑色组织

OLS4000，50倍物镜，激光、普通光源

1819-碳氮共渗显微组织中的黑色组织
1819-碳氮共渗显微组织中的黑色组织
OLS4000，100倍物镜，激光、普通光源

国内的文字资料也有一些，可是，图片就很稀缺了。

《碳氮共渗层中黑色组织的本质和形成原因的探讨》（郑明新）中的说明：
碳氮共渗同渗碳相比，生产周期短，工件变形开裂倾向小，疲劳抗力、耐磨性、耐蚀性和回火稳定性能比较高，是一种比较先进的表面强化方法。但是，在许多情况下，共渗处理后的工件, 在几十μm的表层内出现许多小黑点或小黑块，呈不连续分布，或相连成网直通表面，即所谓“黑色组织”。黑色组织明显降低工件表层硬度和接触疲劳强度，因而使用中受到限制。所以，搞清楚黑色组织的本质和形成原因，具有很大的实际意义。

《气体C、N共渗层黑色组织本质的研究》（孟昭富）中的说明：
我们针对汽车齿轮用钢20MnZTIB，C，N共渗出现的黑色组织进行了分析探讨。发现的黑色组织有如下四种：
1. 表面黑带 亦称非马氏体，它出现在渗层表面。0-30微米范围内，试样抛光后，经轻腐蚀即可看到，见图1。
2. 黑网 是沿渗层从外向心部出现的沿晶界分布的黑色网状组织（见图2）。黑网往往和非马氏体连在一起。
3. 过渡区黑带 是出现在渗层与心部组织交界的过渡区的黑色带。见图3。
4. 黑相 它出现在渗层的表面附近，试样经抛光后不腐蚀即能在显微镜下观察到。见图4。

黑色组织，国内翻译成：Black Microstructure；英语到底是什么？
检索“carbonitriding Microstructure Black Microstructure”，都成了“中文资源”的天下；偶然看到了“the dark component”[3]，再检索“carbonitriding Microstructur the dark component”，得到几篇苏联的资料[4]，都是七十年代的。

没有看到更多的资料、图片，有些奇怪。挺郁闷。


参考资料：
[1] 材料：AISI 7140 Nitralloy
Element
 AISI 7140 / 42CrAlMo7
C
 0.38 - 0.43%
Cr
 1.40 - 1.80%
Mn
 0.50 - 0.70%
Mo
 0.30 - 0.40%
Si
 0.20 - 0.40 %
Al
 0.95 - 1.30%
P
 0.025% max
S
 0.025% max
名称： chain pin 链条销子
热处理：Carbonitrided 碳氮共渗
对应：41CrAlMo7（1.8509）


[2] http://wenwen.soso.com/z/q383062862.htm 碳氮共渗表面非马组织如何控制？
在渗碳及碳氮共渗淬工件表面层中经常出现连续或不连续的网状或块状黑色组织，其深度约为0.03~0.05mm；此处恰好是表层压应力最大区域，已被公认是由于内氧化而贫合金化元素导致形成屈氏体类组织，也被称为非马氏体组织。它的出现会引起表层显微硬度值、耐磨性、零件疲劳强度和接触疲劳强度等降低。请大家来讨论一下发表你们的建议，如何控制非马组织深度在0.02mm内。谢谢！我最近照了几张照片：

[3] http://www.asminternational.org/pdf/classicpapers/Davies&Smith.pdf

carbonitriding process has become one of the most commonly used case ..... “ Surface Hardenability and Microstructure of Carbonitrided. Steel,' by T. Holm, Heat ... “Nature of the Dark Component, a Defect in Carbonitride. Layers,“ by L. M. ...

[4] http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF00703174.pdf
Nature of the dark component in carbonitrided steels

http://link.springer.com/article/10.1007/BF00700804#page-1
Hardenability and phase composition of carbonitrided steels

http://link.springer.com/content/pdf/10.1007/BF00700035.pdf
Structure of carbonitrided layers containing increased concentrations of nitrogen


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