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。     

加氢反应器回火脆化动力学模型

基于晶界偏析理论，以广泛应用于加氢反应器的材料2.25Cr-1Mo钢为研究对象，以2.25Cr-1Mo钢中杂质元素P的晶界偏析为基础，研究加氢反应器回火脆化动力学，建立加氢反应器长期使用过程中产生回火脆化动力学模型（混合模型），为在役加氢反应器材料损伤的研究以及寿命预测提供理论基础。     

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.     

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.     

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。     

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。     

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.     

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。     

硼钢淬透性与硼偏聚

用改进的径迹显微照相技术研究了50B钢800—1150℃顶端淬火试样中硼的分布状态及其变化规律与硼钢淬透性的关系。试验表明,硼钢淬透性的变化与冷却时硼向奥氏体晶界偏聚的发展速度密切相关。晶界硼偏聚来自二侧贫硼区,利用成分剖面图技术可定量测定这种偏聚的发展速度。 晶界硼偏聚发展过快与过慢均对发挥硼效应不利。试验表明,只有当晶界硼偏聚的发展速度与基体成分相变孕育期能较好配合时,硼的效应最大。利用这种观点可正确说明硼钢淬透性的变化特征及认识与分析影响硼钢淬透性的各种因素。     

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。     

合金元素对316 LN 不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小. N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响. Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.     

微量硼对微量硫引起的纯铁高温脆性断裂的影响

硫引起的高温脆性断裂是制约钢铁材料生产和使用的核心问题之一,针对此问题,利用高温拉伸试验和SEM断口观察研究了微量硼对含微量硫(质量分数为0.006%)的纯铁高温塑性及断裂方式的影响,在利用扫描俄歇电子谱仪对界面偏析定量分析的基础上,讨论了微量硼影响的原因.结果表明,微量硼的添加能明显提高含微量硫的纯铁的高温塑性,抑制硫界面偏析造成的高温脆性断裂.微量硼的这种影响是由于硼沿界面偏析,显著降低硫的界面偏析倾向,抑制硫界面偏析引起的高温沿晶孔洞形成.     

改进310奥氏体不锈钢长期时效后的组织与性能

借助扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及高温、室温拉伸和硬度测试研究了实验室研发的改进310奥氏体不锈钢在700℃长期时效后的组织与性能.700℃时效1000 h后,实验钢在晶界和晶内析出了大量(Cr,Fe,Mo)23C6、(Cr,Fe)23C6、σ相和少量的χ相.析出相对实验钢的室温力学性能有明显的强化作用.强度增加,硬度升高20 Hv,同时延伸率仍保持在30%以上.高温下,析出强化效应减弱,延伸率轻微下降.通过断口表面和剖面观察发现,时效1000 h后,实验钢的高温拉伸断口为韧性断裂,未观察到裂纹和孔洞;而室温拉伸断口为脆性断裂,断口附近则观察到σ相中出现裂纹和孔洞.从σ相的脆-韧转变和实验钢基体的室温和高温强度的不同,讨论了在室温拉伸过程中产生裂纹和孔洞的原因,以及时效对室温和高温力学行为的不同影响.     

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。     

稀土对铸造低合金工具钢组织的影响

利用定量金相、透射电镜、扫描电镜、电子探针等实验方法，研究稀土元素对低合金工具钢铸造组织的影响，结果表明：微量稀土的加入，可减少粗大碳化物的相对量、改善其分布状况细化奥氏体晶粒，减少铬的枝晶偏析。     

2．25Cr1Mo钢在硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂研究

本文用楔形张开加载（WOL）预裂纹试样进行了2．25Cr1Mo材料在硫化氢水溶液中的抗应力腐蚀试验,研究了2．25Cr1Mo钢在不同浓度硫化氢溶液中的抗应力腐蚀性能。试验测定了2．25Cr1Mo钢在500ppm,1000ppm H2S溶液下的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc和应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt。结果表明,随着H2S浓度的升高,2．25Cr1Mo钢的应力腐蚀临界应力强度因子Ksoc下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da／dt增大,抗应力腐蚀的寿命缩短。     

铬对铌微合金钢显微组织和热塑性的影响分析

It is well-known that the surface quality of the niobium microalloy profiled billet directly affects the comprehensive mechanical properties of the H-beam. The effects of chromium on the γ/α phase transformation and high-temperature mechanical properties of Nb-microalloyed steel were studied by Gleeble tensile and high-temperature in-situ observation experiments. Results indicated that the starting temperature of the γ→α phase transformation decreases with increasing Cr content. The hot ductility of Nb-microalloyed steel is improved by adding 0.12wt% Cr. Chromium atoms inhibit the diffusion of carbon atoms, which reduces the thickness of grain boundary ferrite. The number fractions of high-angle grain boundaries increase with increasing chromium content. In particular, the proportion is up to 48.7% when the Cr content is 0.12wt%. The high-angle grain boundaries hinder the crack propagation and improve the ductility of Nb-microalloyed steel.     

Effect of aging temperature on the microstructures and mechanical properties of ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB ferritic heat-resistant steel

The effect of aging on the mechanical properties and microstructures of a new ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB ferritic heat resistant steel was investigated in this work to satisfy the high steam parameters of the ultra-supercritical power plant. The results show that the main precipitates during aging are Fe(Cr, Mo)₂₃C₆, V(Nb)C, and (Fe₂Mo) Laves in the steel. The amounts of the precipitated phases increase during aging, and correspondingly, the morphologies of phases are similar to be round. Fe(Cr, Mo)₂₃C₆ appears along boundaries and grows with increasing temperature. In addition, it is revealed that the martensitic laths are coarsened and eventually happen to be polygonization. The hardness and strength decrease gradually, whereas the plasticity of the steel increases. What’s more, the hardness of this steel after creep is similar to that of other 9%–12%Cr ferritic steels. Thus, ZG12Cr9Mo1Co1NiVNbNB can be used in the project.     

低碳Fe--Mn--Si--Al系TWIP钢的显微偏析行为

利用电子探针对实验室以及工厂冶炼的低碳Fe-25Mn-3Si-3Al TWIP钢的显微偏析进行系统性检测.结果表明：该TWIP钢的实验室铸锭和工厂AOD电极锭具有明显的枝晶偏析,其中AOD电极锭的偏析程度更高,Mn和Al的最大偏析量分别高达6．8%和2．4%；AOD电极锭经电渣重熔后晶界偏析显著,偏析程度并没有得到明显减轻；最后经工厂高温锻造成型后的锭坯中晶界偏析得到改善.合金成分高和结晶温度间隔宽是产生较大显微偏析的主要原因.该TWIP钢的所有试样均呈相同的偏析规律,Mn为负偏析,Al和Si呈正偏析,且Al的偏析程度最高.通过Thermo-Calc对该TWIP钢的溶质分配系数进行计算,发现Mn和Al理论预测的显微偏析规律与实验所得的规律完全相反.通过实验验证,得出Si含量是影响Mn和Al偏析规律的决定性因素.