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。     

硼向奥氏体晶界非平衡偏聚的机制

业已证实,淬火硼钢中硼向奥氏体晶界的偏聚,是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。本文通过解变温扩散方程,导出了非平衡晶界偏聚的理论公式,建立了晶界贫硼区宽度与淬火加热温度、冷却速度以及非平衡晶界偏聚扩散激活能与扩散常数之间的关系。理论予言与实验结果很好地吻合。 根据实验结果和理论分析,提出这种非平衡晶界偏聚的机制,是在冷却过程中,过饱和空位或双空位带着硼原子向晶界(空位阱)迁移的结果。 基于这种非平衡晶界偏聚的新概念,可以较完满地说明影响硼钢淬透性的众多复杂因素。     

硼对12Ni3CrMoV高强度钢焊接接头冷裂敏感性的影响

低碳调质高强度钢中添加硼对焊接冷裂敏感性的影响较少有人研究,并存在两种不同意见.本文对含硼量分别为0.005%,0.0014%,0.0028%,0.0035%的12Ni3CrMoV调质高强度钢焊接冷裂敏感性进行研究.试验结果表明:1.插销试验临界应力:含硼钢比无硼钢(含硼0.0005%)高;含硼钢中,临界应力按含硼量0.0014%,0.0028%,0.0035%的顺序递减.2.扫描电镜断口分析:无硼钢有沿晶断裂区、准介理断裂区和韧窝断裂区.含硼钢没有沿晶断裂区,只有准介理断裂区和韧窝断裂区.3.焊条未烘干时,无硼和含硼钢的插销临界应力都降低,无硼钢沿晶断裂区扩大,含硼钢仍无沿晶断裂区.4.硼在HAZ粗晶区中沿奥氏体晶界形成偏聚带,硼相主要沿奥氏体晶界呈不连续点状析出.含硼愈多,沿奥氏体晶界偏聚和硼相析出也愈多.5.C.D.Beachem提出的断口形貌发展过程示意图可以解释无硼钢断裂,不能完全解释含硼钢断裂过程.6.裂纹敏感性成分Pcm值表达式中,硼项系数为" 5"值得商榷.就本文钢材而言,硼项函数应为"负变数".本文对含硼钢延迟裂纹机理作了探讨.     

硼在奥氏体晶界的两种偏聚形式

用PTA方法研究了Fe-30％Ni合金中硼在晶界的偏聚行为。实验表明在550-1200℃保温后用不同方式冷却的试样中存在平衡与非平衡两类硼偏聚,它们各自的形成机制不同,试验条件对它们的影响不同。平衡偏聚在保温时形成,在低温区淬火时起主要作用。在高温加热后,用通常冷却速度淬火时,晶界偏聚主要来源于冷却过程中产生的非平衡偏聚,实际瘁火试样中观察到的硼偏聚是这两类偏聚的叠加。试验指出,Fe-30％Ni合金中偏聚方式有一个转折温度区,这温度受冷却速度影响,在通常冷却速度下,这个转折温度在650～750℃之间。     

硼淬透性系数FB的计算与分析

分析了以往资料中给出几种不同的ＦＢ计算公式,对若干国产硼钢淬透性系数进行了预测并与实测值进行了对比,在此基础上提出了一种新的硼淬透性系数的计算公式,利用该公式同的硼淬透性系数与国产硼钢硼淬透性系数的实测值吻合较好,提出高了硼钢淬透性预测计算的精度。     

硼钢的热处理

主要从淬透性和力学性能两方面阐述了硼钢热处理的要点。着重指出了本文所提出的晶界硼浓度,点阵硼浓度和晶粒尺寸间的关系式在热处理中的指导作用。阐述了较高含硼量钢因热加工而丧失淬透性,并因析出网状硼相而变脆时,恢复淬透性和韧性的原则和方法。硼淬透效果的恰当判据是淬透系数F_B。本文还讨论了合金元素对硼淬透效果影响的经验关系式。淬火低、中温回火状态硼钢的性能最为优异,这是应当充分利用的。我国硼钢的质量目前有了很大的提高;热处理原理的研究也有长足的进展,这就为硼钢的广泛推广使用提供了条件。     

溶质原子晶界偏聚动力学过程的数值模拟

建立了溶质原子在晶界的平衡偏聚、非平衡偏聚、晶界偏聚溶质向沉淀析出转化以及冷却速度等因素的晶界偏聚物理模型和数学模型.模型考虑了晶界及晶界附近扩展畸变区对溶质的吸附作用和吸附能力.对含硼0.001 0%的Fe-40%Ni-B合金体系从1 150℃连续冷却到640℃的过程中硼的晶界偏聚状态进行了模拟计算.计算表明,晶界区域硼富集因子在降温初期增加较快,随后增幅变缓,模拟数据显示过程中有晶界区域硼原子向晶内的反向扩散;当晶界上偏聚的硼转化为析出物时,晶界区域富集因子的增加再次变快.模拟计算结果与已发表的实验结果吻合较好.     

硼分布对Ni_3Al晶界的影响

用径迹显微照相技术(PTA)和TEM研究了含0.065wt％B的Ni_3Al合金中的硼分布对其晶界的影响。研究表明,当该合金于700、850、1000℃保温并空冷时,存在硼的晶界偏聚,且偏聚量随着保温温度的升高而减少,保温温度为1000℃时,偏聚量很少;保温温度为700℃或850℃时,偏聚量较大。硼晶界偏聚对该合金晶界内聚力的提高起着关键作用,硼的偏聚量较大时,合金呈完全穿晶断裂;硼的偏聚量较少时,合金呈完全沿晶断裂。     

硼在奥氏体晶界的非平衡偏聚

作者应用径迹显微照相技术(PTA)研究了硼在奥氏体晶界的非平衡偏聚。实验结果表明,含硼10ppm的Fe-30wt%Ni奥氏体合金,在1050℃以上,不产生硼的平衡晶界偏聚和硼化物析出;但当该合金试样从1050℃以上温度水冷和空冷时,产生硼的非平衡晶界偏聚。这种偏聚是在试样的冷却过程中产生的,其特点是,在一定的冷却速度下,冷却开始温度越高,偏聚量越大;而在一定的冷却开始温度下,试样的冷却速度越小,偏聚量越大。     

等温过程中奥氏体晶界硼偏聚的非平衡特征

低碳Mn—Mo钢及Fe—Ni合金中硼的非平衡偏聚是一种动力学现象。在一定条件下进行等温处理时,晶界上会出现比平衡偏聚高很多倍的非平衡硼偏聚,但是随保温时间延长,过量偏聚消失。这种偏聚量随等温时间出现峰值变化的现象是这类偏聚非平衡性的重要标志。 在不同温度等温时,硼偏聚量随时间变化曲线呈三种形式,其特征分别是出现峰值后偏聚逐步消失,部分消失和不消失,各种类型温度区间的划分主要取决于非平衡偏聚发生,发展过程与等温时含硼相析出过程的相互关系。     

硼的晶界非平衡偏聚临界时间和临界冷却速度的确定

本文提出了一种确定晶界非平衡偏聚的临界时间和临界冷却速度的新方法。通过径迹显微照相(PTA),确定出含硼的Fe-30wt％Ni奥氏体合金中硼的晶界非平衡偏聚在不同温度下的临界时间t_0和从不同温度冷却时的临界冷却速度Q_c。     

金属间化合物Ni3Al中的硼晶界偏聚特性的AES研究

本文应用俄歇能谱仪研究了不同化学计量比ＮｉＡｌ金属间化合物硼在晶界偏聚的特性。研究结果表明：硼在Ｎｉ３Ａｌ的各个晶界偏聚存在着不均匀性，硼在晶界的偏聚范围只有几个原子层，晶界结构及晶界化学环境是影响在晶界偏聚的决定因素。     

锰-硼钢等温转变曲线河湾形状及其形成机制探讨

本文通过对不同成分的锰－硼钢的等温转变曲线的测试分析．讨论了锰、硼的单独作 用及锰－硼交互作用对转变曲线形状及位置的影响。在此基础上提出：锰－硼钢等温转变 曲线河湾形状的形成原因是由于河湾所在温度范围内锰、硼之间较强的交互作用所引起 的锰、硼偏聚的相互促进而产生较强的溶质拖曳作用的结果。     

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。     

预形变量对再结晶晶界反常硼偏聚的影响

用二次压缩方法测定了含硼面心Ｆｅ－３０％Ｎｉ合金１０００℃热变形１０％和４０％后保温时的软化率曲线，并由此估计了再结晶过程。用径迹照相方法（ＰＴＡ）研究了再结晶过程中运动晶界反常偏聚规律以及形变量对反常硼偏聚的影响。用定量统计方法测量了不同形变量下，运动晶界的硼偏聚量。结果表明，新晶粒长大过程中，晶界反常偏聚量与形变量、晶界运动速度等因素有关，并用半定量的方法估算了不同形变量下，再结晶新晶粒长大过     

冷却过程中硼的晶界非平衡偏聚实验观察

用硼径迹照相法和透射电镜观察了冷却过程中硼的晶界非平衡偏聚形成过程.实验发现,以2 ℃/s冷速从1150 ℃冷却到640 ℃的过程中,硼在晶界上的非平衡偏聚可以分成扩散行为不同的3个阶段.实验测定了晶界富集因子、富集带宽度、贫硼区宽度和贫化因子等偏聚特征,并对有关现象进行了初步讨论.     

含硼Fe-30wt％Ni奥氏体合金中硼的晶界平衡偏聚

采用径迹显微照相技术(PTA)研究了硼在Fe-30wt％Ni奥氏体合金中的分布。结果表明,该合金在650～950℃之间保温急冷时,存在着硼的晶界平衡偏聚,而在1050℃以上保温急冷时没有硼的偏聚。     

AES与计算机模拟技术研究Ce-P晶界共偏聚

用俄歇能谱分析(AES),结合计算机模拟技术研究稀土元素Ce与杂质元素P在铁中的晶界共偏聚规律。实验结果表明,在P含量较低的情况下,Ce有抑制P晶界偏聚的作用,而当P含量较高时,Ce却有促进P晶界偏聚的作用。计算机模拟结果表明,当晶界上P的偏聚量不同时,Ce原子与P原子在晶界形成的偏聚结构不同。Ce对P在晶界偏聚作用的改变主要是因为晶界偏聚的P浓度不同使Ce与P晶界共偏聚所形成的最低能量结构改变。     

微量元素对奥氏体热模钢晶界组织性能的影响

用俄歇能谱仪、电子显微镜和ＷＪ－１０型机械式万能材料试验机，分析了奥氏体热作模具钢的晶界成分，观察了晶界组织，测试了钢的力学性能，结果表明：微量元素硼偏聚于晶界，抑制了氧和磷的晶界内吸附，改善了晶界性能，提高了钢的高温塑性。     

硼钢淬透性的预测计算

对硼钢淬透性出线特点进行了分析,在此基础上提出了预测硼钢淬透性的计算方法。预测计算的淬透性曲线与实测曲线有较好的吻合。