NaCl型面心立方CrC的形成

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1992.04.030 北京科技大学学报 第14卷第4期 Vol.14 No.4 1992年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju1y.1992 NaCl型面心立方CrC的形成 王坚·方正知 摘要：用离千注入方法形成了NaC1型面心立方CrC。电子衍射确定其品格常数为 0.403nm。原位加热到250℃左右，其电子衍射环消失，表明它是亚稳的。按Miedmai形成 热计算方法计算，它的形成热为~29,4kJ/血o1,说明它可能是一个亚稳相，俄歌谱也证实 这一碳化相的存在。 关健词：离子注人，相，形成热，CrC NaCl Type fcc Cr Carbide Formation Wang Jian'Fang Zhenzhi" ABSTRACT:A simple fcc Cr carbide was formed for the firal time by carbon ion implantation into Cr thin filma,Laltice constant delermined by electron diffraction was 0.403nm.In situ annealing in TEM showed it exited upto a temperature about 250C.The carbide phase was further confirmed by Auerg electron spectra,The meidema heat of formation was -29.4kJ/mol, KEY WORDS:ion implanlation.phasc,heat of formation,CrC 离子注入合金是近代材料科学领域的一个十分活跃的前沿。由于它在半导体工业，表面 科学，新材料合成等领域的巨大潜力，日益受到广泛的重视，离子束过程是一个非平衡动力 学过程，与通常的热平衡治金方法有显著区别。就相形成来说，离子束方法可以形成不受相 律限制的超饱和固溶体；因为冷却速率快，容易形成非晶相<1)；也可能形成热平衡方法难 以形成的相。本文报导的NaCI型面心立方CC和作者不久前发现的六方碳化钴2)就是典型 1991-10-29收稿 。材料物理系(Department of Materials phgsics) 478

第1 4卷第 4 期 1 9 92 年 7 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i t y o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e i j i n g V o l 。 1 4 N o . 4 J u 1 y . 1 99 2 、 , . N a CI 型面心立方C r C的形成 王 坚 . 方 正 知 ’ 摘 要 : 用离子注 人方法 形成了 N ac l型面 心立方 cr c 。 电 子衍射 确定 其 晶 格 常 数 为 。 . 4 o 3n m 。 原位加 热到 2 50 ℃ 左右 , 其电子衍射环 消失 , 表明它是亚稳 的 。 按 M ie d m a 形成 热计算方法计算 , 它的形成热为 一 29 . 4k J/ m ol , 说 明它可 能是一 个亚 稳相 , 俄歇谙 也证实 这一碳化相的存在 。 关键词: 离子注人 , 相 , 形成热 , cr c N a C I T y p e f e e C r C a r b i d e F o r m a t i o n 下 a n g J i a n . F a n g Z h e n z h 泣 . A B S T R AC T : A s i m p l e f e e C r e a r b i d e w a s f o r m e d f o r t h e f i r a l t i m e b y e a r b o n i o n i m p l a n t a t i o n i n t o C r t h i n f i lm a . L a lt i e e e o n s t a n t d e l e r m i n e d b y e l e e t r o n d i f f r a e t i o n w a s o 。 4 0 3 n rn 。 I n s i t u a n n e a li n g i n T E M s h o w e d i t e x i t e d u p t o a t e m p e r a t u r e a b o u t 2 5 0 oC . T h e e a r b i d e p h a s e w a s f u r t h e r e o n f i r m e d b y A u e r g e l e c t r o n s p e c t r a . T h e m e i d e m a h e a t o f f o r o a t i o o w a s 一 2 9 。 4 k J / m o l 。 K E Y W O R D S : i o n i m p l a n l a t i o n . p h a s e , h e a t o f f o r m a t i o n , C r C 、 , 肠 离 子注人合 金是近代材料科 学领域 的一 个十分活跃的前沿 。 由于它在半导 体工业 , 表面 科学 , 新材料合成等领域的巨大潜力 , 日益 受到广泛 的重视 , 离子束过程是一个非平 衡动力 学过程 , 与通常的热平衡冶 金方法有显著区别 。 就相形成来说 , 离 子束方法可以 形成不受相 律限 制的超饱和 固溶体 ; 因为 冷却速率快 , 容易形成非晶相 〔 ` ’ ; 也可能形 成热 平衡方 法 难 以形成的相 。 本文报导 的N a CI 型 面心立方C r C和作者不久前发 现的六 方碳化钻 〔 2 ’ 就 是 典 型 1 99 1 一 1 0 一 2 9 收 稿 材料物理系 ( D e P a r t m e n t o f M a t e r i a l s P h g s i e s ) 4 7 8 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1992. 04. 030

的例子。 1实验方法 在刚解理的NC1基体上用电子枪蒸镀方法镀上一定厚度的金属膜。厚度由注入离子的 能量通过现有的TRIM程序(3)计算离子注入的深度来确定，实验镀膜时，通过一台膜厚监 控仪控制，用40kcVC离子注入，注入金属的深度在100nm左右，注人金属是Ti,V,Cr 等。 离子注入是在北京机械工业自动化所的注人机上进行的，该机特点是离子束斑面积大， 实验样品一次注人可以放很多。束流也大，约3μA/cm2,适用于高剂量注人。本论文实验 中注人的剂量在101？/cm2数量级，与基体单位面积的原子密度数量级相同，从而可以方便 地获得所需的化学配比。另外该机有流动水冷却靶，避免了注入升温对样品造成的副作用。 因为膜厚在100m左右，可以方便地在电子显微镜上观察和分析。也可以方便地在俄歇 谱仪上进行深度成分分布。进行深度测量时先用Ar离子溅射去一层，溅一次再测一次。 2结果和讨论 注入剂量到2,5×10171cm2时，Ti、V和Cr膜上都发生了相变，电子衍射如图1。经分 析，对照粉末衍射卡片r4),Ti和V中都形成了NaC1型面心立方，而Cr没有类似的条目，所 有有关碳化铬的条目都与分析结果不符，分析结果列于表1，同一个晶格常数为a=0,403nm的 面心立方结构符合较好。 图1Ti、V和Cr膜的碳离子注入后的电子衍射照片 (a)Ti; (b)V;(C)Cr. Fig.1 The electron diffraction patterns observed on the carbon ion implanted metal thin films of Ti,V and Cr 在Pearson相图s)手册上有一条关于NaC1型面心立方，但仔细查它列出的参考文献：)， 发现参考文献的结论是，用了各种方法都没有形成CC。而且文中还建议下一种可能形成 CrC的方法是快速急冷。因此Pearson手册上的这一条目是可疑的，而且.这一条目的品格常 数与本文发现的相有较大偏差，它的数值为0.362nm。 从强度变化来看，C的碳化物相与Ti和V的碳化物相的电子衍射环强度变化一致，而且 479

的例子 。 实 验 方 法 1 在刚解理 的 N a 基体上用电子 枪蒸镀方法镀上一定厚度的金属 膜 I C 。 厚度由注 入 离 子 的 R T 能量通过 现有的 程序 M I 〔 “ ’ 计算离子 注 入的 深度来确定 , 实验镀 膜 时 , 通过 一 台 膜 厚 监 控仪 控制 , 用4 o k e V C 离子 注 入 , 注 入金属 的 深度 在 10 l0 m 左 右 , 注 入 金 属 是 iT , V , C r 等 。 离 子 注入是 在北京机械工 业 自动化所的 注 入机上 进行 的 , 该机 特点 是离 子束斑 面积大 , 实验样品 一次 注入 可以放很 多 。 束流也 大 , 约 3协 A / 。 m “ , 适用 于高剂量注 入 。 本论 文 实 验 中注入 的剂 量在 1 0 ” / c m “ 数量 级 , 与基 体单位 面积 的原子密度数 量级 相 同 , 从 而可 以 方 便 地 获得所需的化学配 比 。 另外 该机 有流 动水 冷却靶 , 避 免 了注 入升 温 对样 品造 成的副 作用 。 因为膜 厚在 1 0 o n m 左 右 , 可 以方便地在电子显微 镜上观 察和 分析 。 也 可 以方便地 在俄 歇 谱仪 上进行深度成分分布 。 进行深度测量 时先用 A r 离子 溅 射去 一层 , 溅 一 次再 测一 次 。 2 结 果和讨论 注 入剂量到 2 . 5 x 1 0 ` ’ / c m Z 时 , iT 、 V 和 C r 膜上都发 生 了相变 , 电子衍 射 如 图1 。 经分 析 , 对 照粉末衍射卡片 〔 ` 〕 , iT 和 V 中都形成 了N a CI 型 面心 立方 , 而 C r 没 有类 似的条 目 , 所 有有关碳 化铬 的条 目都与分析结果不符 , 分析结果列于表1 , 同一 个晶格常数为 。 二 o . 4 0 3 n m 的 面心 立方结构符合较 好 。 巍燃熬一 图 I T 王 、 v 和 C r 膜 的 碳离子注 入 后的 电 子 衍射 照 片 ( a ) T i ; F 1 9 , 1 T h e e l e c t r o n d i f f r a c t i o n ( b ) V ; ( C ) C r . P a t t e r n s o b s e r v e d o n t h e e a r b o n i o n i m P l a n t e d m e t a l t h i n r i l m , o f T i , V a n d C r 在 P e a r s o n 相 图 〔 “ ’ 手册上有一条 关于 N a CI 型 面心 立 方 , 但 仔细查 它列 出的参 考 文献 〔 6 〕 , 发 现参考 文献 的结论 是 , 用 了各种方法都没有形成 C r C 。 而且文 中还 建议 下一 种 可 能 形 成 C r C 的方法 是快速急冷 。 因此 P e a r s o n 手 册上 的这一 条 目是可疑 的 , 而 且这 一条 目的 晶 格 常 数 与本文 发现 的相 有较大偏差 , 它 的数 值为 0 . 36 2 n m 。 从 强度 变化来看 , C r 的碳化 物相与iT 和 V 的碳化物相的电子衍射环强 度变 化一致 , 而且 4 7 9

表1面心立方CrC的电子衍射标定，a=0.403nm Table 1 The identification of electron diffraction rings of fcc Cr carbide with a=0,403nm. d(评述值)nm d(计算值)nm 识别hk1 强度 0.2330 0.2329 111 强 0.2017 0.2017 002 0.1427 0.1126 022 卑 0.1218 0.1216 113 瑞 0.1166 0.116 222 弱 0.0901 0.0902 024 弱 0.0820 0.0823 224 弱 符合一般的NaCI型面心立方的强度变化规律。见图1，因此我们认为这一相是具有NaC1型的 面心立方结构。 离子束相变的一个特点是容易形成简单晶体结构相7)，如简单立方、固溶体、或非晶相， 而不容易形成复杂的晶体结构，这是因为离子束动力学过程时间短，原子大规模的重新组合 受到限制。而且熔化半径小，与结晶所需的临界尺寸接近，简单结构一般临界尺寸小，容易 稳定下来，面复杂结构一般临界尺寸大，不容易突破临界尺寸而稳定下来。由于这一特点， C的碳化物中其它热处理方法容易形成的相，如渗碳体型的正交结构CsC,复杂面心立方 结构的C23Cg,等在离子注入方法中不容易形成。相反，简单结构相，即使热处理方法不 2 Cr 100 200 3004005006007008009001000 Kinetic energy/eV 图2Cr膜离子注入后的一张俄欧微分谱，272℃V处的碳KLL峰形 说明了过波金展碳化物的形成 Fig.2 A typical differential Auger spectrum observed on the carbon ion implanted Cr thin film.The Carbon KLL lines sgape indicates the formation of transition metal carbide. 480

表 1 面心 立方 rc C的电子衍射标定 。 a = O 。 4 On3 m T a b l e T h e i d e o t i f i e a t i o n o f e l e e t r o n d i f f r a e t i o n r i n g s o f f e e C r e a r b i d e w i t h a = 0 。 4 0 3 n m 。 d (评 述值 ) n m d (计算值 ) n m 识别 h k l 强 度 川 强强弱弱 20243104 0 。 2 3 3 0 0 。 2 0 17 0 。 142 7 0 。 12 18 0 。 1 16 6 0 。 0 9 0 1 O 。 0 82 0 0 。 2 32 9 0 。 2 0 17 0 。 1 」 !2 6 0 。 12 16 0 。 1 16 4 0 。 0 9 02 0 。 0 82 3 符合 一般的 N “ lC 型 面心立 方的强 度变化规律 。 见 图 1 , 因此我们认 为这一相是具有N a CI 型 的 面心立方结构 。 离 子束相变 的一个特 点是容易形成简单晶体结构相 ` 7 〕 , 如 简单立方 、 固溶体 、 或 非晶 相 , 而不容易形成 复杂的 晶体结构 , 这是因为离子束动力学过程时间短 , 原子大规模的重新组合 受到限制 。 而且熔化半径小 , 与结晶所需的临界尺寸接近 , 简单结构一般 临界尺 寸小 , 容易 稳定下来 , 而复杂 结构一 般临界 尺寸大 , 不容易突破临界 尺寸而稳定 下来 。 由 于这一特点 , C r 的碳 化物 中其它热处理方法容易 形成的相 , 如渗碳体型 的正交结构C r 3 C , 复杂面心 立 方 结构的 C r 2 3 C 6 , 等在离子注 入方法中不容易形成 。 相反 , 简单结构相 , 即使热处 理 方 法 不 鼠 向 , ! , { { ) { i - 又训 { 司` 动八 内 . 一 月 J J飞 ! 肿 , … 月尸 , , , . , . , - , , , } }l ) C _ 匕 Ki n e t 主e e n e r g y / e V 图2 C r 膜 离子 注入 后的一张 俄歇微 分谱 , 2 7 2 e v 处 的碳 K L L 峰形 说 明 了过渡 金属碳化物 的形 成 F 1 9 . 2 A t y P i e a l d i f f e r e n t i a l A u g e r s P e c t r u 皿 o b s e r v e d o n t h e C a r b o n i o n i m P l a n t e d C r t h i n f i l m . T h e C a r b o 几 K L L l i n e s S g a P e i n 通元c a t e s t h e f o r 犯 a t i o n o f t r a n s i t i o n m e t a l e a r b i d e , 4 8 0

容易形成，离子注入方法还是优选形成，这里形成的NaC1型面心立方CrC和不久发现的六方 碳化钴2就是这种情况的例子。 俄歇谱测量结果如图2,272eV处C的KLL峰形说明了过渡金属碳化物的形成：8,9，这 里的过渡金属只有C,因此形成了铬碳化物，碳的KLL峰形还说明有部分非晶态碳存任。 也就是说，不是所有的碳参加形成了碳化物。 为了检查这一碳化相的热稳定性，在电镜 中用原位加热方法观察它随温度的变化，当温 度升到250℃左右时，图1的Cr的碳化相衍射环 消退，面代之于图3所示的复杂结构，很难进 行准确的测量分析，既有复杂结构碳化铬的环 也有碳氧化铬的环等等。俄歇谱上503eV处的 峰是氧，说明膜上有少量氧，碳化铬的容易氧 化也可能是它不稳定性的原因之一。同样的实 验对T1和V的碳化物进行，在电镜台最高允许 的温度(800℃)内，没有任何变化。经查阅有关 图3加热到250℃后Cr膜上电子们射环的变化 Fig.3 The change of electron diffra- 文献，表明TiC熔点为3250℃，VC为2830℃。 ction pattern on Cr thin films 它们都是高熔点碳化物，离子注入的熔化区内 after about250℃， 平均温度可以达到3500℃左右，因此实际上CC的熔点可能不止250℃，电镜台中真空残余 氧和膜上本身氧的存在，使容易受热氧化的CC不稳定而分解，而TiC和VC的不容易氧化性使 得它们与CrC不同，它们容易通过热处理方法获得，而CC很难用热处理方法获得。 用Miedemai形成热r1a-1)的计算方法对TiC,VC和CrC的形成热进行计算，结果表明， TiC为-75.2kJ/mol,VC为-50.2kJ/mol,CrC为-29.26kJ/mol。负的形成热表明形成 时能量降低，是放热的，可以稳定的，绝对值越大，表明结合力越强，越稳定。因此TC最容 易实现，VC次之，CC相比之下要差些，这些符合实验熔点数据，和形成情况。 3结 论 用离子注人方法形成了NaC1型面心立方CrC。晶格常数为a=0.403nm。电镜台上原位加 热实验，表明在250℃左右，这一相消失，因此它是亚稳相。我们认为，氧化可能是这一相 不稳定的原因之一。俄歇谱和Miedema形成热计算都肯定了这一相的存在。同Ti和V的类似 实验结果进行了比较研究。 致谢：本文是王坚博士论文工作的一部分，作者遮谢吴杏芳老师，和钢研总院林清英老师，以及北京机械门动化研 究所吴玉珍、林美娟两位老师的实验指导。程祥宇，杨楠两位同学参加了实验工作。 参考文献 1 Picraux S T and Choyke W J,Metastable Materials Formation by lon Implanlation,Elsevier Science Publishing Co.Inc.New York:1982 2王坚，吴杏芳，蔡军，柳百新，方正知，金属学报，1991,27A:386 3 Biersack J P and Lillmark U.The Slopping and Range of lons in Solids, 481

容易形成 , 离子注 入 方法还 是优选形 成 , 这里 形成的 N a CI 型 面 心立 方C : C和不久 发 现的六方 碳化钻 〔 “ 〕 就是这种情况 的例子 。 俄歇 谱测量结果 如图 2 , 2 7 2 e V 处 C的 K L L 峰 形说 明 了过 渡金属 碳 化物 的形 成 〔 “ ’ g 〕 , 这 里的过 渡金属只有 C r , 因此形成了铬 碳化物 , 碳 的K L L 峰形还 说 明有部分非晶态 碳 存 在 。 也 就是说 , 不是所有的碳参加 形成 了碳 化物 。 为 了检查 这一碳 化相的热 稳定性 , 在 电镜 中用原位加 热方法观 察它 随温 度的变化 , 当 温 度 升到 25 0 ℃ 左 右时 。 , 图 1的 C r 的碳 化相 衍射环 消退 , 而 代之 于图 3 所示的复杂 结 构 , 很难 进 行准确的测 量分析 , 既 有复杂结 构碳 化铬的环 也 有碳 氧化铬 的环 等等 。 俄 歇 谱上 s o 3 e V 处 的 峰是氧 , 说 明膜上有少 量氧 , 碳化铬 的容易氧 化 也可 能是它不 稳定 性 的原因之 一 。 同样的 实 验 对 iT 和 V 的碳 化物进行 , 在 电镜台最 高允许 的温度 ( 8 0 0 ℃ ) 内 , 没 有任何变化 。 经 查阅有关 文献 , 表 明 T IC 熔 点为 3 2 5 0 ℃ , V C 为2 8 3 0 ℃ 。 它 们都是高熔点碳化 物 , 离子 注 人的熔化区 内 图3 加热到 2 5。℃ 后 C r 膜上 电子 衍射环的变 化 F 19 . 3 T h e e h a n g e o f e l e e t r o n d i f f r a - c t i o n P a t t e r n o n C r t h i n f i l m s a f t e r a b o u t 2 5 0℃ . 平均温度可以达到 3 5 0 ℃ 左 右 , 因此实际 上 C r C的 熔点 可 能不 止2 50 ℃ , 电 镜台中真空 残 余 氧和膜 上本身氧的 存在 , 使 容易受 热氧化的 C r C不稳定而分解 , 而 IT C 和 V C 的不 容易氧化性使 得 它们 与C r C不 同 , 它 们容 易通过 热 处理 方法获得 , 而 C r C 很 难用热 处理 方法获得 。 用 M i e d e m a 形成 热 〔 ` 。 一 ’ ` 〕的 计算方法 对 IT C , V C 和 C r C 的形 成热进行计算 , 结果表 明 , T s e 为 一 7 5 . 2 k J /m o l , v C 为 一 s o . Z k J / m o l , C r C 为 一 2 9 . 2 6 k J / m o l 。 负的形 成 热 表 明形 成 时能 量降低 , 是放 热的 , 可以稳定的 , 绝对值越大 , 表明结 合力越 强 , 越 稳定 。 因 此 IT C 最容 易实现 , V C次 之 , C r C 相 比之下 要差 些 , 这些 符合实验熔点数 据 , 和 形成情况 。 3 结 论 用离子注 入方法形 成 了N a CI 型 面心 立方 C r C 。 晶格 常数为 “ 二 o . 4 0 l3 m 。 电 镜台上原位加 热实验 , 表明在 2 50 ℃ 左右 , 这一相 消失 , 因 此它 是亚稳相 。 我们 认 为 , 氧化可 能是 这 一 相 不稳定的原因之 一 。 俄 歇 谱和 M i e d e m a 形 成 热计算都肯定 了这一 相 的存在 。 同 iT 和 V 的类 似 实验结 果进 行 了比较研究 。 致 谢 : 本文是王 坚 博士论 文工作的一 部分 , 作者感谢吴 杏芳 老师 , 和钢研 总院林 清英老师 , 以 及北 京机械 自动化 研 究所吴玉 珍 、 林美娟两位老 师的 实验指导 。 程祥 宇 , 杨 楠两位同 学参加 了实 验工 作 。 参 考 文 献 1 P i e r a u x S T a n d C h o y k e W J . M e t a s t a b l e M a t e r i a 1 s F o r m a t i o n b y l o n I m p l a n l a t i o n , E l s e v i e r S e i e n e e P u b l i s h i n g C o . I n e . N e w Y o r k : 1 9 8 2 2 王 坚 , 吴 杏芳 , 蔡 军 , 柳百新 , 方正 知 . 金属 学报 , 1 9 9 1 , 27 A : 3 86 3 B i e r s a e k J P a n d L i l l m a r k U , T h e s l o p p i n g a n d R a n g e o f l o n , i 一i s o l i d s , 4 8 了

Pergamon Press,New York:1984 4 Powder Diffraction File,JCPDS,International Center for Diffraction Dala, PA,USA,1983 5 Villars P and Calvert L D.Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Compounds,American Society of Metals,1985,2:1509 6 Bloom D S and Grant N J,J.Metals (AIME),1950,188:41 7 Hung L S and Mayer J W.Nucl,Inst,Meth,,1985,B7/8:676 8 Haas T W,Granl J T and Payling R.Appl,Phys.Letters,1970,16:172 9 Raig S C and Harding G L.Surf,Sci,,1983,124:591 10 Miedema A R,Dechatel P F and de Boer F R.Physica,1980,100B:1 11 Boutem P C P and Miedema A R.J.Less-Common Metals,1979,65:217 12 Miedema A R,de Boer F R and Boom R.J,Less-Common Metals, 1975,41:283 13 Miedema A R.J.Less-Common Melals,1976,46:67 14 Boom R,de Boer F R and Miedema A R,J,Less-Common Metals,1976, 45:237 99◆用t0个●年心4r贴0闪o年0用心9电9◆4mt风2心欢n甲中0 中40一50mm轴承钢棒材轧后快冷装置工艺 及快速球化退火工艺研究 (1)大断面轴承钢轧后控制冷却基本理论研究。主要研究大断面轴承钢的轧后快冷工艺 制度，冷却方式与组织状态之间的关系：钢材温度的变化规律：水冷后不同预组织与球化退 火工艺及其所得组织之间的机理研究。按生产条件，选择锻后GC15轴承钢棒材采用两次快 冷的控冷工艺制度，控制开始冷却温度，终冷温度及最高返红温度，获得片层间距细化，并已经 半球化的索氏体，碳化物颗粒分散，薄而间断的网状碳化物的预组织，有利于快速球化退火。 将退火炉的球化退火时间比原工艺所需时间缩短1/4~1/3。提高退火生产能力30%。水冷材 的L.和L5比空冷材的疲劳寿命提高20%。网状碳化物一般为1,5~2进（按YJZ84标准）， 球化组织为2~3级，HB为197~207。 (2)根据机理研究所提出的大断面轴承钢冷却方案，水冷装置和水冷系统经生产试验表 明，完全满足了生产要求，操作简单，调整灵活，钢材冷却均匀，冷后平直，组织均匀。所 研制的大断面轴承钢快冷装置，控冷工艺和快速球化退火工艺是国内首创，达到国际先进水 平。 (3)轧后控冷可以扩大到其它钢种，如炭工钢，不锈钢固溶处理，非调质钢等，可以减 少工序，节约能耗，提高产品质量和成材率，对企业和社会创造明显的经济效益。有推广意 义。 482

P e r g a m o n P r e s s , N e w Y o r k : 1 9 8 4 4 P o w d e r D i f f r a e t i o n F i l e , J C P D S , I n t e r n a t i o n a l C e n t e r f o r D i f f r a e t i o n D a l a , P A , U S A , 1 9 8 3 5 V i ll a r s P a n d C a l v e r t L D 。 P e a r s o n ` s H a n d b o o l : o f C r y s t a ll o g r a p h i e D a t a f o r I n t e r m e t a l li e C o m p o u n d s , A m e r i e a n S o e i e t y o f M e t a l s , 1 9 8 5 , 2 : 15 0 9 6 B l o o m D S a n d G r a n t N J . J 。 M e t a l s ( A I M E ) , 1 9 5 0 , 一 1 8 8 : 4 1 7 H u n g L S a n d M a y e r J W 。 N u e l 。 I n s t . M e t h . , 1 9 5 5 , B 7 { 8 : 6 7 6 8 H a a s T W , G r a n l J T a n d P a y li n g R . A p p l . P h y s . L e t t e r s , 1 9 7 0 , 1 6 : 17 2 9 R a i g S C a n d H a r d i n g G L . S u r f . S e i . , 1 9 8 3 , 12 4 : 5 9 1 1 0 M i e d e m a A R , D e e h a t e l P F a n d d e B o e r F R 。 P h y s i e a , 1 9 8 0 , 1 0 0 B : 1 1 1 B o u t e m P C P a n d M i e d o m a A R . J 。 L e s s 一 C o m m o n M e t a l s , 1 9 7 9 , 6 5 : 2 1 7 1 2 M i e d o m a A R , d e B o e r F R a n d B o o m R . J . L e s s 一 C o m m o n M e t a l s - 1 9 7 5 , 4 1 : 2 8 3 1 3 M i e d e m a A R 。 J 。 L e s s 一 C o m m o n M e l a l s , 19 7 6 , 4 6 : 6 7 14 B o o m R , d e B o e r F R a n d M i e d e m a A R 。 J . L e s s 一 C o m m o n M e t a l s , 1 9 7 6 , 4 5 : 2 3 7 帆0一5 0m m 轴承钢棒材轧后快冷装置 工艺 及快速球化退火工艺研究 ( 1) 大断 面轴承钢轧后控制 冷却基本理论研究 。 主要研究大断面轴承钢的轧后快冷工艺 制度 , 冷却方式与组织状态 之间的 关系 多 钢材温度的 变化规律 ; 水冷后不同预组织与球化退 火工艺及其所得组 织之间的机理研究 。 按生产条件 , 选 择锻后 G C r 15 轴承钢棒材采 用 两次 快 冷的控冷工艺制度 , 控制开始冷却 温度 , 终冷温度及最高返红温度 , 获得片层间距细 化 , 并已经 半球 化的索 氏体 , 碳化物颗 粒分 散 , 薄而间断 的网状碳化物的预组织 , 有利于快速球化退火 。 将退 火炉 的球化退火 时 间比原工艺所 需时间缩 短 1 / 4 一 1了3 。 提 高退 火生 产能力 30 % 。 水 冷材 的L . 和 L S 。 比空冷材的疲劳寿命提高20 % 。 网状碳化物一般为1 . 5 一 2进 ( 按 Y J Z 84 标准 ) 。 球化组织为2 一 3级 , H B 为1 9 7 ~ 2 07 。 ( 2) 根据机理研究所提 出的大断面 轴承钢 冷却方案 , 水冷 装置和水冷系 统经生产试验 表 明 , 完全满足 了生产要求 , 操 作简单 , 调整灵活 , 钢材冷却均匀 , 冷后平直 , 组织均匀 。 所 研制 的 大断 面轴承钢快冷装置 , 控冷工 艺和快速球化退火工艺是国内首创 , 达 到国际先进水 平 。 ( 3) 轧后控冷可以扩 大到 其它钢种 , 如炭工钢 , 不锈 钢 固溶 处理 , 非调质钢等 , 可以 减 少工 序 , 节约能耗 , 提 高产品质量和成材率 , 对企业和社 会创造明显 的经 济效益 。 有推广意 义 。 48 2