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.     

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.     

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。     

溶质原子晶界偏聚研究

本文综述作者近几年来关于溶质原子非平衡晶界偏聚热力学、动力学以及晶界平衡偏聚与非平衡偏聚之间关系的理论、实验研究工作。这些研究工作内容丰富,已达世界水平。它们为改善现有材料的力学性能以及发现新材料提供了理论依据。     

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。     

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。     

非平衡晶界偏聚动力学模型

在唯象理论范畴内,提出了一种非平衡晶界偏聚恒温动力学模型,讨论了冷却过程的等效时间概念。在此基础上,提出了一种计算冷却过程中非平衡晶界偏聚量的简单而又准确的方法。根据该方法,对Fe-30％Ni合金中的硼、Inconel 600中的铝、2.25％Cr-1％Mo钢中的铬和2.25％Cr-1％Mo钢中的锡进行了奥氏体晶界中非平衡偏聚量的理论计算。计算结果和实验测量数据基本一致。     

超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N非敏化态晶间腐蚀与磷(硅)的晶界偏聚

运用金相、电子显微镜观察及表面分析技术,研究了超纯奥氏体不锈钢00Cr25Ni22Mo2N制造的汽提管在尿素生产环境下的腐蚀形态和机理。结果表明:该钢种在生产条件下产生非敏化态晶间腐蚀。其特征是腐蚀介质不仅沿晶界向钢的内部渗入,而且同时向晶界的两侧扩展,因而在管断面上观察到的晶间腐蚀路径较宽,但深度较浅并呈现漏斗形貌。电子显微镜观察、二次离子质谱、俄歇能谱分析及计算表明,这种材料晶界不贫铬、无第二相沉淀,但有磷(硅)的高度偏聚。晶界区磷的含量(约25％)比晶内高约三个数量级。作者认为,磷的晶界偏聚造成的与晶内在腐蚀电解质溶液中的电位差,是这种超纯奥氏体不锈钢非敏化态晶间腐蚀的原因。     

基于晶界偏聚理论的应力与回火脆化作用的机理

应用平衡晶界偏聚理论模拟了应力与回火脆化相互作用后的杂质元素P的晶界偏聚过程,通过俄歇电子能谱试验对模拟计算结果进行验证,理论计算与试验结果的一致性表明:应力降低了杂质元素P的扩散系数,在无应力、468℃回火脆化处理过程中,杂质元素P的扩散系数为1.62×10-20m2/s,而在146.68MPa拉应力作用下,杂质元素的扩散系数降低为1.28×10-20m2/s;应力对2.25Cr-1Mo钢回火脆化具有一定的阻碍作用,且这种作用随着回火脆化程度的增加而逐渐增大,二者满足Δcp(S)=0.002exp(cp/0.292)+0.053关系.     

Grain boundary segregation of minor arsenic and nitrogen at elevated temperatures in a microalloyed steel

Auger electron spectroscopy (AES) was used to investigate the grain boundary segregation of arsenic and nitrogen in a kind of microalloyed steel produced by a compact strip production (CSP) technology at 950 to 1100℃, which are similar to the hot working temperature of the steel on a CSP production line. It was discovered that arsenic segregated on grain boundaries when the steel was annealed at 950℃ for 2 h. When the annealing temperature increased to 1100℃, arsenic was also found to have segregated on grain boundaries in the early annealing stage, for instance, within the first 5 min annealing time. However, if the holding time of the steel at this temperature increased to 2 h, arsenic diffused away from grain boundaries into the matrix again. Nitrogen was not found to have segregated on grain boundaries when the steel was annealed at a relatively low temperature, such as 950℃. But when the annealing temperature increased to 1100℃, nitrogen was detected to have segregated at grain boundaries in the steel.     

2.25Cr1Mo钢韧脆转变温度影响因素分析

采用不同的时效工艺,运用冲击试验、俄歇能谱、扫描电镜等分析方法,研究2.25Cr1Mo钢的韧脆转变温度变化规律及其影响因素。结果表明,2.25Cr1Mo试验钢650℃时效2h后的韧脆转变温度为-55℃,560℃时效100h后的韧脆转变温度为-25℃,480℃时效1 200h后的韧脆转变温度升高至-10℃;P在晶界处的偏聚行为是导致试验钢韧脆转变温度变化的主要因素。     

9Cr-1Mo耐热钢蠕变过程中可动位错演化行为表征

采用X射线衍射技术表征了9Cr-1Mo耐热钢在600℃,165MPa条件下蠕变过程中的可动位错演化行为。通过持久和间断试验制备不同蠕变状态的试样,利用XRD试验数据,结合Williamson-Hall方程量化表征了不同蠕变状态下的可动位错密度。结果表明:随着蠕变过程的进行,9Cr-1Mo耐热钢内部可动位错密度呈现出先下降、后保持稳定的变化趋势,从而为深入探索耐热钢在蠕变过程中的组织演化行为提供了有效的借鉴。     

硼对2.25Cr—1.0Mo钢热塑性的影响

采用Gleeble-2000热模拟试验机研究了2.25Cr-1.0Mo钢的高温力学性能。探讨了硼对高温力学性能的主要影响，结合溶质原子晶界偏聚理论分析了硼对高温力学性能的影响机制，研究中发现，在连铸过程中，硼添加到钢中，显著推迟了选共析铁素体的析出，抑制了P，S等元素在晶界的偏聚。根据研究结果，结论向钢中加入微量元素硼，这样可以控制2.25Cr-1.0Mo钢的表面裂纹产生，提高产品质量和成材率。     

2.25Cr-1Mo钢蠕变裂纹扩展的有限元模拟

编制了有限元程序CCGC-1以模拟计算高温材料蠕变裂纹的扩展。在静态裂纹时,本程序与BERSAFE程序计算的结果相当符合。同时本程序又可模拟裂纹的扩展,使蠕变的数值计算更符合实际情况。例如对国产2.25 Cr-1 Mo钢在565℃下蠕变裂纹扩展问题进行计算得到的C~*对裂纹扩展速率dα/dt的关联结果,与其他同事用实验得到的结果基本一致。     

Auger电子能谱分析方法及其在2.25Cr-1Mo钢回火脆性中的应用

介绍了Auger电子能谱（AES）分析方法、分析原理和试验过程，并对主要试验参数进行了讨论。同时，基于AES分析方法，对加氢反应器用2.25Cr-1Mo钢及其在步冷脆化和修正步冷脆化状态下进行AES分析试验。结果表明，2.25Cr-1Mo钢回火脆化机理是杂质原子P在晶界偏析所致，材料加速脆化的机理是材料中杂质原子P在晶界上不断偏析所致。     

低碳钢烘烤硬化中C元素晶界的偏聚

针对低碳钢,测试了不同预变形量下的烘烤硬化性能;采用电子背散射衍射及电子探针技术分别分析了低碳烘烤硬化钢板的晶界特征和晶界元素偏聚。结果表明,随着预变形量不断增加,烘烤硬化值不断增大;钢中小角度晶界不断增多,但总体上大角度晶界还是占主导地位。退火态和不同预变形量下的烘烤态均存在碳元素在晶界处偏聚的现象,锰元素没有晶界偏聚。