300M钢是重要的飞机主承力结构用材.然而,该材料在模锻热处理过程中会出现不同程度的表面氧化和脱碳,严重影响锻件成品率.本文对300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为进行了系统研究,利用扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)等手段表征分析了热处理后试样表层组织形貌,并采用硬度法统计了脱碳层深度的变化情况,阐明了300M钢在不同热处理条件下的脱碳行为演化规律,厘清了防氧化涂层对脱碳层深度的影响.结果 表明,300M钢在热处理过程中近表面处生成的致密氧化层对碳和氧元素的扩散具有明显的抑制作用;碳的扩散速度与表层氧化速度在不同温度下都会有一个平衡点,而表面防氧化剂涂层的施加则会破坏原有平衡.微观组织分析结果显示,300M钢表层全脱碳区为珠光体或铁素体,半脱碳区为马氏体及析出碳化物.本文还阐明了300M钢表层微观组织随保温时间的演化规律.最后本文从热力学角度揭示了300M钢表层脱碳-氧化耦合机制.本文的研究成果有望为300M钢的模锻优化工艺和热处理防护技术提供重要的数据和理论支撑.
300M钢 高温氧化 脱碳 马氏体 球化珠光体