摩擦火花瞬时高温对中高碳钢中碳的影响

盛华峰 沈 凯 杜雨沙 王 丽 朱丽辉

(中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波 315201)

碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。常见的中高碳钢有高速钢、弹簧钢、合金工具钢、轴承钢等，主要应用于制造刀具、量具、模具[1-4]。随着仪器分析技术的发展，火花直读光谱仪由于分析速度快、紧密度高、可同时测定若干元素等优势广泛应用于黑色金属及有色金属成份的快速定量分析[5]。在使用火花直读光谱仪对样品进行定量检测过程中必定会需要对样品表面进行打磨，然而在高速打磨过程中摩擦火花瞬时高温是否会对中高碳钢表面形成脱碳层，从而影响中高碳钢中碳含量的检测。本研究主要选取42CrMo、60Si2Mn、GCr153种常见的中高碳钢进行分析。

1 理论分析

脱碳是指钢在高温加热时表面失去全部或部分的碳，导致表面碳的质量分数低于钢内部并引起钢表面组织结构发生变化的现象。据文献报道42CrMo当加热温度为900℃时，表面出现完全脱碳层和部分脱碳层，当温度为950℃及以上温度时，表面只出现部分脱碳层[6]。60Si2Mn弹簧钢室温组织在700℃以下加热时不发生脱碳，750℃到900℃加热时会形成柱状生长的铁素体全脱碳[7]。GCr15轴承钢在700 ℃和800 ℃加热均没有发生脱碳; 当温度高于900℃时，开始有70μm部分脱碳组织形成[8]。T8碳素工具钢在900℃以下，55MnCrNb在800℃以下均无明显脱碳，SCM400在750℃以下脱碳层厚度为零[9-11]。从以上对中高碳合金脱碳层的研究表明使金属表面形成脱碳的温度至少需要在700℃以上，并且需要10～20min以上的保温时间。……