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三維原子探針對10Ni3MnCuAl析出硬化塑料模具鋼中NiAl和Cu析出位置關(guān)系的研究
1.實(shí)驗(yàn)材料及方法
?????實(shí)驗(yàn)用10Ni3MnCuAl鋼是一種析出硬化塑料模具鋼，其主要化學(xué)成分如表1所示。
?????表1 實(shí)驗(yàn)用塑料模具鋼的主要化學(xué)成分
???? Table1 Chemical composition of the plastics model steel investigated
| ? |
C |
Si |
Ni |
Mn |
Mo |
Cu |
Al |
Fe |
| at.% |
0.55 |
0.69 |
3.00 |
1.80 |
0.11 |
0.87 |
2.04 |
Bal |
| wt.% |
0.12 |
0.35 |
3.20 |
1.80 |
0.2 |
1.0 |
1.0 |
Bal |
????將樣品在900℃固溶2h，爐冷至室溫，在500℃時效4h和100h，用3DAP研究NiAl相和富Cu相的析出位置關(guān)系，其樣品用電火花切割成0.5×0.5mm2的小棒，然后通過兩步電解拋光[6]制得：第一步用25%高氯酸乙酸拋光，第二步用2%高氯酸乙二醇丁醚進(jìn)行顯微拋光，以獲得曲率半徑小于100nm的針尖樣品。3DAP采集數(shù)據(jù)時，樣品冷卻至50K，所得數(shù)據(jù)由Imago公司開發(fā)的IVASTM3.4.3軟件分析。
?
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
?????表2為樣品在500℃時效不同時間的顯微硬度值，4h達(dá)到440HV，比淬火態(tài)樣品高出100HV，這是析出強(qiáng)化造成的。100h時硬度下降為385HV，表明已經(jīng)過時效。
?????表2 樣品500℃時效不同時間的顯微硬度值（HV）
????? Table2 Microhardness of sample aging at 500℃（HV）
| 時效時間/h |
0 |
4 |
100 |
| 顯微硬度/HV |
340 |
440 |
385 |
3.結(jié)論
（1）時效硬化鋼10Ni3MnCuAl固溶條件下合金元素分布均勻，時效后基體中多種元素的偏聚造成了顯微硬度明顯上升。
（2）500℃時效4h的樣品中發(fā)現(xiàn)金屬間化合物NiAl和富Cu相幾乎在相同位置析出，濃度峰值相距為1.5nm，隨著時效時間增加到100h，NiAl相和富Cu相濃度峰值相差4nm，有逐漸分離的趨勢。這是因?yàn)?/span>NiAl相為體心立方的B2結(jié)構(gòu)，富Cu相此時已由體心立方轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫘牧⒎降?/span>ε-Cu。