利用AZtecWave一体化系统定量表征 碳氮共渗100Cr6表层氮和碳的分布

本文利用牛津仪器AZtecWave（EDS-WDS一体化） 系统定量表征了碳氮共渗100Cr6样品表层氮元素及碳元 素的扩散，获得N和C元素的梯度变化、扩散深度、分布 等。AZtecWave系统的使用，充分利用了EDS和WDS各 自的优势，在获得更准确N和C元素定量及分布结果的同 时，极大提高了分析效率。

100Cr6（德标）即GCr15（国标）或SAE52100（美 标），是高碳铬轴承钢的代表钢种，主要合金成分如表 1所示。该材料淬回火后硬度高而均匀，耐磨性、抗接触 疲劳强度高，热加工性好，球化退火后有良好的可加工 性，主要用于制造各类钢球、滚子和轴套等。

碳氮共渗是碳氮原子同时渗入工件表面的一种化学热 处理工艺。由于氮元素的渗入，降低了奥氏体转变温度， 使得碳氮共渗可以在较低的温度进行，同时氮的渗入增加 了共渗层过冷体的稳定性，降低了临界淬火速度。碳氮共 渗比渗碳具有更高的耐磨性、耐腐蚀性和疲劳强度，比渗 氮零件具有更高的抗压强度和较低的表面脆性。然而，由 于碳氮共渗后需要进行马氏体硬化，过量碳的溶解可能导 致马氏体的脆性，这限制了100Cr6碳氮共渗工艺在工业 生产中的大规模应用[1]。因此，了解碳氮共渗后样品中碳 和氮的扩散与分布极为重要。同时碳氮的含量和分布也影 响了残余奥氏体及残余应力－深度的分布，这直接影响 了轴承钢的抗疲劳性能[2]。

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