磷在2.25Cr1Mo钢中晶界偏聚行为的研究

利用AES俄歇能谱仪检测了经980℃淬火后的2．25Cr1Mo钢在540℃回火时钢中磷元素在晶界上的偏聚情况。根据平衡晶界偏聚理论和偏聚动力学估算了磷与晶界的结合能以及磷在钢中的扩散系数，并将得到的上述参数值同相关资料中给出的数值进行了比较和讨论。     

铈在钢中的晶界偏聚行为与高温回火脆性

稀土元素在钢中细化奥氏体晶粒、提高钢的淬透性、减弱回火脆性、提高钢和合金的高温持久强度等方面的作用已有不断报导。但稀土元素在钢中的合金化作用还研究得不充分,稀土元素在晶界的偏聚,特别是在长时间回火时的晶界偏聚行为还很少研究。     

磷在Fe-P-C-Cu-Mo铁基粉末合金中的分布及其对性能的影响

在铁基粉末冶金材料中,为了获得强韧化效果,磷已被作为添加元素之一。本研究利用俄歇能谱、扫描电镜及能谱仪等研究了含0.6％磷的Fe-P-C-Cu-Mo合金中磷的分布及其对性能的影响。发现在1080℃～1200℃烧结,磷在晶界的浓度高于其在晶内的浓度。在此温度范围内,烧结温度越低,磷在晶界的偏聚程度越高。当烧结后的合金中含有大量的铁素体时,磷的这种偏聚状态对合金冲击韧性的影响被合金组织的影响所掩盖。在1080℃～1240℃烧结的合金断口均为穿晶断裂。此外还观察到回火后磷的分布对合金断裂方式及机械性能影响很大。合金淬火后在200℃回火,固溶在基体中的钼具有抑制磷向晶界偏聚的作用,合金断口表现为穿晶断裂;在400℃回火,由于钼形成了碳化钼(Mo_2C),失去了抑制磷偏聚的作用,这时磷主要偏聚在晶界,造成合金沿晶断裂,冲击韧性下降;在600℃回火,由于温度较高,减少了磷向晶界偏聚的趋势,并有利于磷作长程扩散,此时磷主要偏聚在孔隙表面,使合金具有较高的冲击韧性,合金断口呈韧窝状。     

608钢回火脆性的研究

本文研究了６０８钢第二类回火脆性问题。通过实验测得该钢此类脆性的温度区段 约４５０—７００℃．初步探索了通过显微组织鉴别回火脆性的可能性。应用俄歇电子能 谱分析初步确认：回火后缓慢冷却过程中，磷、硼等杂质元素在原奥氏体晶界层的偏 聚，是使该钢产生回火脆性的主要原因；而铬、锰、镍等合金元素的存在及于近晶界 区的偏析，也是促进回火脆化的重要因素。指出了消除该钢回火脆性的途径：当在脆 化温区回火后可施以快速水冷；可在该钢原定成分的基础上附加适量的合金元素相．     

钙对45钢显微组织及冲击韧性的影响

用端淬法研究了微量钙对４５钢淬透性的影响，以及对正火态，调质态及淬火低温回火态的显微组织和室温冲击韧性的影响；用俄歇能谱（ＡＥＳ）分析了沿晶断口表面钙的含量，结果表明，微钙钢的淬透性稍低于无钙钢；微钙钢的奥氏体晶粒粗化、珠光体片层间距显著增大，３种热处理状态下的室温冲击韧性均有所降低。这些现象与中碳合金钢中所得结果有明显不同。根据钙在奥氏体晶界的偏聚现象及其与其他元素的偏聚互作用理论，对此进行了讨     

微量镓对磷在晶界偏聚的影响研究

本文采用系列冲击试验,显微断口形貌和显微组织形貌观察,结合俄歇谱断口成分分析,研究了微量镓对中碳钢内磷在晶界偏聚的影响及其对钢的冲击性能的影响。试验结果表明,微量镓(含量在万分之几以上时)能够一定程度地阻止磷在晶界偏聚,(改变马氏体的形态)延缓回火过程;使得中碳钢不出现低温回火脆性,且具有较低的冷脆转折温度。     

锰对结构钢中磷在晶界偏聚的影响

作者通过 IMA—Ⅱ型离子探针和萃取分析等实验方法,研究了锰对磷在晶界上偏聚量的影响。结果表明,锰和磷的共偏聚作用控制着磷的晶界偏聚量,而基体中锰的固溶量又控制着这种共偏聚作用,从而控制着含锰结构钢韧脆转变温度的高低。脆化初期,锰和磷向晶界的偏聚作用强,使韧脆转变温度升高。随着回火脆化时间增加,锰和磷向晶界的偏聚趋于平衡,与此同时,锰不断溶入渗碳体,使磷发生共偏聚的基体固溶锰量降低,又使磷从晶界上解聚,导致韧脆转变温度降低。     

回火冷却速度对贝氏体焊缝韧性的影响

大尺寸厚壁构件在回火过程中冷却速度较慢。对于CrMoV钢,若回火参数不当,容易引起回火脆性。该文针对大尺寸厚壁环形试验件,研究了回火冷却速度对贝氏体焊缝韧性的影响。结果表明:当回火冷却速度过慢时,焊缝金属会发生明显的韧性降低现象;多层多道焊焊缝脆性断口具有特殊的分层现象,说明较慢的回火冷速只是使得焊缝局部韧性下降,其中层间热影响区弱化程度最为明显。通过Auger分析等方法进一步研究发现,韧性减低现象的产生与C、O元素在原奥氏体晶界的偏聚以及Ni元素在原奥氏体晶界处的含量减少有关。     

锰结构钢中的脆化元素和铈

本文通过系列冲击试验和俄歇谱仪等试验,较系统地探讨了磷、锑、铋在晶界上偏聚脆化锰结构钢的能力,以及铈在晶界上偏聚韧化锰结构钢的作用。结果表明,按单位原子百分比计算,对锰结构钢脆化的能力从大到小的顺序是秘、锑、磷;铈韧化含磷锰结构钢的作用最强,韧化含锑锰结构钢的作用居中,韧化含铋锰结构钢的作用最弱。     

铈和磷对锰钢脆性的影响

利用冲击试验，扫描电镜，透射电镜，俄歇谱仪等方法，研究了铈和磷对含锰钢脆性转化温度的影响。结果表明，磷在奥氏体晶界偏聚提高了含锰钢脆性转化温度，加入铈可减轻磷的偏聚程度，从而降低了脆性转化温度。     

Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下的脆化与韧化

本文利用冲击韧性试验、扫描电镜、离子探针及俄歇谱议等手段研究讨论了合金元素Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢在淬火和低温回火状态下韧性的影响规律。研究结果表明:当钢中不含Si或含有少量Si面单独加入Mn,则由于Mn-P在晶界共偏析的原因,使P在晶界的浓度大为增加,导致了钢在淬火和低温回火状态下沿晶断裂的发生,从而降低了钢的韧性水平。在高Mn(2％Mn)钢中加入Si,由于Si在晶界的富集及Si-P的相互排斥作用,使P在晶界的偏析浓度下降。从而在一定程度上抑制了晶界脆性的发展和晶界断裂的发生,使钢的韧性水平显著提高。 本文还研究了Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性(350℃脆性)的影响。实验结果表明:低温回火脆性既与杂质元素的晶界偏析有关,又与ε碳化物向渗碳体转化及渗碳体沿原奥氏体晶界成薄片状析出有关,由于Si和Mn既能影响杂质元素,特别是P在晶界的偏聚,又能影响ε碳化物向渗碳体转化,故Si和Mn对Si-Mn-Mo-V钢低温回火脆性发生的温度和强烈程度均有显著的影响。     

GDL-1型高强韧贝氏体钢的不可逆回火脆性

本文研究了GDL-1型高强韧性贝氏体钢,在空冷状态下的回火冲击性能变化以及对应的显微组织和断口金相特征.结果表明,该钢经920 ℃加热空冷后获得条束状过渡形态的贝氏体加少量岛状贝氏体组织.在400 ℃～600 ℃的温度回火,分布于BF条束间的亚稳态残留奥氏体开始大量分解形成沿条束界连续分布的碳化物,在BF条内的高密度位错区也诱导析出碳化物,导致在条束界产生高应力集中而引发准解理和解理开裂,出现不可逆回火脆性,冲击能量显著降低.由于钢中的Si和Mn在原奥氏体晶界偏聚,抑制碳化物析出.在原奥氏体晶界未能沉淀出连续分布的碳化物,因此未见沿晶解理开裂特征,对应的断口金相呈条形准解理和解理的特征,其尺寸分别与BF条和束尺寸相吻合.该材料的不可逆回火脆性出现的温度范围与大多数合金结构钢相比提高约200 ℃.     

硼向奥氏体晶界的非平衡偏聚

采用高分辨率的径迹显微照相技术,研究了淬火硼钢中硼向奥氏体晶界偏聚的规律,定量地测定出跨过奥氏体晶界的硼的成分剖面图以及非平衡晶界偏聚的特征参量(晶界贫硼区宽度、晶界富集程度和富集带宽度)。试验表明,这种偏聚具有如下特征: 在偏聚晶界的二侧存在有一定宽度的贫硼区,晶界偏聚的硼,是在冷却过程中由该区富集而来;这种偏聚对冷却速度很敏感,急速冷却可加以抑制,随冷却速度降低,晶界偏聚由连续的偏聚带,逐步发展为不连续的聚集直至明显的硼相析出,贫硼区宽度与冷却速度的平方根成反比;它的温度关系与平衡晶界偏聚的予吉相反,随淬火温度升高,晶界偏聚程度与贫硼区宽度增加。 试验论证了,淬火硼钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,与平衡晶界偏聚有明显区别,它是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。     

应力作用下2.25Cr-1Mo钢中磷的晶界偏聚

对加氢反应器随炉运行试样在146.67MPa的作用应力下,分别进行125、200和400h的等温回火脆化试验,然后对试验后试样进行俄歇电子能谱分析试验(AES),得到有、无应力下杂质元素P原子的晶界偏聚量.结果表明:有应力作用下的P原子的晶界偏聚量要比无应力下的要低,且冲击试样的断口形貌与晶界P原子的偏聚结果相一致.导致加氢反应器材料2.25Cr-1Mo钢回火脆化主要原因是P原子在晶界偏聚所致,而作用应力对杂质P原子的偏聚有一定的影响,并且起到抑制作用,且随着保温时间的增加,这种作用不断加强.     

12%Cr马氏体不锈钢中温转变产物的组织与性能的研究

本文用金相硬度法测定了2Cr13钢中温转变动力学曲线,用金相显微镜及透射电镜观察了在不同温度回火后的 M/B 组织形态及其精细结构,并用碳化物萃取复型观察了碳化物析出与分布的特点,对等温组织与普通调质组织在硬度、强度、塑性、韧性、大气与腐蚀疲劳、腐蚀抗力、断裂韧度、疲劳门槛值与裂纹扩展速率诸方面的性能进行了对比和分析。在扫描电镜下分析了疲劳断口形貌。研究表明,等温组织(M/B)在常规力学性能方面均显著优于淬火回火组织,均匀腐蚀抗力较好,大气疲劳强度较高。但在600℃～650℃回火后与调质比较,其断裂韧性较差,腐蚀疲劳强度下降,点蚀电位较低。这与等温组织在热处理过程中沿原奥氏体晶界偏聚析出较多碳化物有关。     

中温低张应力下磷在2．25Cr-1Mo钢中的晶界偏聚研究

采用俄歇电子能谱仪(AES)研究了在520 ℃,40 MPa的张应力下2.25Cr-1Mo钢中磷元素的晶界偏聚行为.经检测发现磷在晶界处发生了明显的非平衡晶界偏聚现象,其临界时间为0.5 h,此时磷原子的偏聚量为14.82%(原子百分比).根据徐庭栋的中温低张应力引起的非平衡晶界偏聚理论模型进行分析,发现张应力使磷-空位复合体的扩散系数增加了1个数量级,使磷原子的扩散系数降低了4个数量级,且俄歇试样的断口形貌与晶界磷原子的偏聚结果相一致.     

2Cr13钢调质后奥氏体粗晶遗传及其对性能的影响

本文对汽轮机末级叶片钢2Cr13粗晶马氏体在重新加热淬火后的粗晶遗传现象进行了研究,观察了在奥氏体化时恒温形成的动力学和组织结构。讨论了在相变区的加热速度、奥氏体化温度及保温时间对奥氏体晶粒的影响。研究表明,调质后粗晶奥氏体的遗传现象,是由于沿原奥氏体晶界碳化物偏聚析出的结果。还讨论了奥氏体晶粒度对调质后力学性能的影响,扫描及透射电镜观察结果表明,调质后的力学性能,主要取决于钢中碳化物的分布及尺寸。     

中温大变形量下磷在2．25Cr1Mo钢中的晶界偏聚

采用AES法对中温大变形量下2.25Cr1Mo钢中磷的晶界偏聚现象进行试验研究.通过试验得到磷的晶界偏聚动力学曲线,并对其偏聚规律进行分析.结果表明,磷的晶界偏聚特征是非平衡晶界偏聚,在偏聚的动力学过程中,磷出现了2个偏聚峰值.     

稀土对CuP耐大气腐蚀钢韧性的影响

用系列冲击试验,AES和SEM分析研究了CuP耐大气腐蚀钢中P的偏聚行为,钢中添加稀土后断口形貌的变化及对钢韧性的影响。结果表明,钢中加入稀土,可净化晶界,断口形貌由沿晶断裂向穿晶断裂过渡,提高韧性。CuP钢中确有P沿晶界偏聚。添加稀土后,晶界P偏聚减少,是钢韧性提高的重要原因,但P的偏聚尚未完全消失。     

Cu、As和Sn对低合金钢连铸坯第Ⅲ脆性区的影响

为了研究残余元素Cu、As和Sn对钢高温延塑性的影响,采用Gleeble-1500热模拟试验机测试了含有一定量Cu、As和Sn低合金钢连铸坯的高温延塑性,得到了低合金钢第Ⅲ脆性温度区在920～730℃之间.结果表明:第Ⅲ脆性温度区脆化的主要原因是奥氏体单相区低温域钢中Cu、As和Sn等残余元素在奥氏体晶界的偏聚削弱晶界结合能,导致试样沿晶脆性断裂;奥氏体和铁素体两相区在原奥氏体晶界析出的网状铁素体导致试样沿晶开裂.钢中的Cu、As和Sn元素增加第Ⅲ脆性温度区的宽度和脆性凹槽的深度,同时提高第Ⅲ脆性温度区的上限临界温度.