SEGREGATION OF S AND P ALONG GRAIN BOUNDARY IN HIGH SPEED STEELS AND CLEANING ACTION OF RE ELEMENTS

本文用Auger能谱仪较详细地研究了S,P等杂质元素在高速钢铸态晶界和奥氏体晶界上的偏聚情况与稀土元素的净化作用。钢中的S,P含量不同,在晶界上偏聚的量也不同。加入稀土元素后,可以使偏聚在晶界上的S,P减少,并观察到了稀土能使晶界上的硫消失.文中对S,P在晶界上偏聚和稀土元素净化作用的原因进行了讨论。     

稀土对Ni9铸钢晶界裂纹倾向的影响SCIEI

Ni9铸钢晶界裂纹的形成主要与晶界偏聚杂质元素H,S,P有关;添加稀土后,消除了杂质元素H,S,P在晶界的偏聚,加强了晶界结合力,使晶界裂纹倾向明显降低。     

稀土对钢轨钢界面杂质偏聚的抑制作用

利用俄歇能谱(AES)分析技术,对钢轨钢的界面(解理面、晶界面)进行成分分析。实验结果表明,钢轨钢中加入稀土元素后,界面上的P、S原子偏聚基本消失,使界面得到明显的净化。     

硼在钢中的分布

采用经过改进的核反应产物粒子径迹照相技术,研究25MnTiBR钢中硼的分布状态及其对钢的淬透性的影响。试验结果表明,硼的平衡偏聚在高温奥氏体化时消失;硼钢在淬火过程中产生的晶界偏聚是一个非平衡的动力学过程。随奥氏体化后,淬火温度升高使偏聚程度增加,以及在其附近出现贫硼区,是晶界非平衡偏聚的显著特征。在25MnTiBR钢中加入0.4%稀土金属,在一定温度范围内有显著阻碍硼向奥氏体晶界偏聚的作用。这可能主要是由于稀土元素在此温度范围内存在有平衡偏聚的结果;硼和稀土元素在奥氏体晶界偏聚,以一定程度互相配合,对提高钢的淬透性是有利的。     

THE DISTRIBUTION OF BORON IN STEEL

采用经过改进的核反应产物粒子径迹照相技术,研究25MnTiBR钢中硼的分布状态及其对钢的淬透性的影响。试验结果表明,硼的平衡偏聚在高温奥氏体化时消失;硼钢在淬火过程中产生的晶界偏聚是一个非平衡的动力学过程。随奥氏体化后,淬火温度升高使偏聚程度增加,以及在其附近出现贫硼区,是晶界非平衡偏聚的显著特征。 在25MnTiBR钢中加入0.4％稀土金属,在一定温度范围内有显著阻碍硼向奥氏体晶界偏聚的作用。这可能主要是由于稀土元素在此温度范围内存在有平衡偏聚的结果;硼和稀土元素在奥氏体晶界偏聚,以一定程度互相配合,对提高钢的淬透性是有利的。     

利用APT对RPV模拟钢中界面上原子偏聚特征的研究

核反应堆压力容器(RPV)模拟钢样品经过660℃调质处理和370℃时效3000 h后,用原子探针层析法研究了晶界和相界面上原子偏聚的特征.结果表明,Ni,Mn,Si.C,P和Mo在晶界处均有不同程度的偏聚,偏聚倾向由强到弱依次为:C,P,Mo,Si,Mn和Ni.Cu在晶界处会出现贫化现象.Si在晶界上的偏聚程度与晶界的特性有关.在这几种元素中,C在晶界上偏聚的宽度最大,如以成分分布图中浓度峰的半高宽来比较,C的偏聚宽度是Mn,Ni和M0的1.5倍.在富Cu相与α-Fe的相界面处,Ni和Mn有明显的偏聚,而C,P.Mo和Si倾向偏聚在相界面的α-Fe一侧,且偏聚的程度比晶界处的低.     

磷元素的非平衡晶界偏聚对A690M海洋环境用钢耐海水腐蚀性能的影响

采用俄歇能谱分析了A690M海洋环境用钢在600℃回火过程中磷元素的晶界偏聚行为,结合极化曲线和腐蚀锈层的微观分析探讨了P元素晶界偏聚对A690M钢耐海水腐蚀性能的影响。研究表明:A690M钢中P元素的晶界偏聚符合空位-溶质原子复合扩散导致的非平衡偏聚机制;P的晶界偏聚含量越高,锈层内部越易形成层状磷疤坑,使板坯耐海水腐蚀性能降低。     

硼偏聚对超低碳微合金钢腐蚀行为的影响

通过设计热处理工艺使耐候钢中所含硼元素发生不同程度的晶界偏聚,并结合采用扫描电镜、能谱分析和电化学方法研究偏聚对该合金钢腐蚀行为的影响。结果表明:硼的晶界偏聚越强,样品的局部腐蚀就越严重,其表现就是钢基体-锈层界面愈加不平整。晶界硼偏聚首先对该钢初期腐蚀有促进作用,硼的晶界偏聚促进晶界择优腐蚀。在硼明显偏聚的样品的表面形成锈层后,腐蚀会沿晶界深入基体。致密锈层对Cl-的渗透有阻碍作用,使得靠近基体的内锈层中Cl-含量及Cl-/Na+比均低于远离基体的外锈层。电化学结果表明,试样偏聚的加重使得锈层腐蚀电流密度逐渐增大,自腐蚀电位也逐渐向负方向偏移,锈层整体上表现出保护性减弱。     

电渣重熔对一种Co基高温合金晶界化学成分的影响

本文使用Auger电子能谱研究了电渣重熔对一种Co基高温合金(Co-22Ni-22Cr-14W)在时效(760℃)过程中晶界附近化学成分的影响。结果表明,稀土La能固溶于合金,且主要偏聚于晶界附近。电渣重熔降低偏聚于晶界附近的La原子浓度,对P,S更明显。Cr原子在时效过程中不断向晶界附近偏聚,而钨原子则偏聚不严重。电渣重熔对Cr原子能减弱其偏聚程度,但对钨原子影响不明显。在时效开始阶段,电渣重熔阻碍碳原子向晶界附近偏聚,随着时间的延长,加速了碳原子的偏聚。     

镍基高温合金晶界区稀土元素与杂质交互作用的电子理论研究

利用重合位置点阵模型（CSL）构造Ni∑5[100]／（210）大角度晶界模型。用Recursion方法计算了B，C，La，Y，Sc，P，S在晶界的环境敏感镶嵌能和B，C，La，Y，Sc在自由表面和晶界的隔离能。计算结果表明：B，C，La，Y，Sc具有较低环境敏感镶嵌能，趋于替代其它杂质，优先占据晶界位置，起到净化晶界的作用。B，C，La，Y，Sc在晶界的隔离能比自由表面低，说明它们更有利于偏聚在晶界而非表面，为韧性杂质。     

Ni-Cr钢中P的非平衡晶界偏聚现象

采用Auger电子能谱仪分析了经过1000℃淬火后600℃时效过程的Ni-Cr钢中元素磷的晶界偏聚浓度,得到晶界P的偏聚浓度随时效时间变化的动力学曲线。结果表明,Ni-Cr钢在600℃时效60 min时,P的晶界偏聚浓度出现极大峰值,与平衡晶界偏聚模型不符。利用溶质的非平衡晶界偏聚模型进行分析,证实这是由于钢中P的非平衡偏聚临界时间现象引起的。     

EFFECT OF ESR ON CONSTITUTION NEARBY GRAIN BOUNDARY IN A Co-BASE SUPERALLOY

本文使用Auger电子能谱研究了电渣重熔对一种Co基高温合金(Co-22Ni-22Cr-14W)在时效(760℃)过程中晶界附近化学成分的影响。结果表明,稀土La能固溶于合金,且主要偏聚于晶界附近。电渣重熔降低偏聚于晶界附近的La原子浓度,对P,S更明显。Cr原子在时效过程中不断向晶界附近偏聚,而钨原子则偏聚不严重。电渣重熔对Cr原子能减弱其偏聚程度,但对钨原子影响不明显。在时效开始阶段,电渣重熔阻碍碳原子向晶界附近偏聚,随着时间的延长,加速了碳原子的偏聚。     

Fe-C-Si-Mn晶界多元偏聚研究与热力学分析SCIEI

采用Auger谱仪、二次离子质谱仪(SIMS)对Fe-C-Si-Mn合金(475℃等温处理)原始奥氏体晶界C,Si,Mn元素偏聚进行了研究。根据C,Mn正偏聚,Si负偏聚的实验结果,对晶界碳偏聚偏克分子自由能及活度进行热力学计算,结果表明Si,Mn元素促进碳在晶界的偏聚,并降低了它在晶界上的活度。从而使Fe-C-Si-Mn合金上贝氏体等温C曲线右移的现象得到解释。     

高温低应变条件下304与446不锈钢的塑性研究

为研究建筑用高强度低合金钢在高温低应变速率下塑性变差的原因,分析了304与446不锈钢在不同应变速率下收缩率随温度的变化,计算钢材中P原子的临界时间与等效时间并量化应变速率对两种钢材热塑性的作用。结果表明,溶质原子的非平衡晶界偏聚是导致304和446不锈钢的热塑性变差的原因,且分别在850和800℃时晶界偏聚程度最大,塑性最小。处于偏聚阶段时,钢材的偏聚程度增大,塑性降低。     

Ce在α-Fe晶界的偏聚及其对磷的晶界平衡偏聚的影响

用TEM+EDAX和AES方法研究了Fe-0.3%P-0.16%Ce和Fe-0.3%P合金Ce和P的晶界平衡偏聚及Ce对P平衡偏聚的影响,并且对合金的脆性做了研究.结果表明,Fe-0.3%P-0.16%Ce合金晶界有Ce和P的共偏聚,磷的平衡偏聚量不低于Fe-0.3%P合金,但是脆性却由于Ce的偏聚而显著改善.本文从界面二维相的观点讨论了Ce和P在晶界的相互作用.     

稀土Ce在α-Fe中占位倾向与作用机理的密度泛函理论研究

采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波超软赝势方法,结合广义梯度近似(GGA),计算了Ce原子在α-Fe晶内、晶界和自由表面的杂质形成能,在此基础上,研究了稀土元素Ce在α-Fe中的占位倾向,并根据Rice-Wang热力学模型讨论了Ce元素在晶界的韧脆化作用。结果表明:Ce倾向于偏聚在α-Fe晶界区,此外,Ce在晶界和自由表面的杂质形成能之差小于零。α-Fe晶界掺杂Ce前后的电子结构显示,Ce占位于晶界后,为掺杂区提供了更多的电子用于成键,与晶界上相邻Fe原子的作用加强,使掺杂区产生由金属键向离子键变化的趋势,也使晶界上Fe原子的成键态能量比重增加,从而增强了掺杂区原子之间的结合能力。同时,Ce加入后与晶界上Fe原子外层轨道发生较为强烈的相互作用,并使晶界上的原子成键区态密度左移,降低了体系总能量。     

碳含量对含钼钢中磷、钼和碳晶界偏聚的影响

采用俄歇剥层分析测定了经 116 0℃淬火和 40 0～ 6 5 0℃回火的Fe 4Mo 0 1P C钢中磷、钼和碳的晶界偏聚。研究了碳含量对含钼钢中磷、钼和碳晶界偏聚的影响 ,以及碳和磷、碳和钼、磷和钼的交互作用。研究结果表明 ,在含钼钢中提高碳含量可降低在回火脆温度范围内磷的晶界偏聚 ,增加钼的晶界偏聚。碳的晶界偏聚随钢中碳含量的增加而增加。钼和碳、钼和磷具有晶界共偏聚行为 ,而碳和磷却产生相互排斥和 或占位竞争作用     

12Cr1MoV钢连续冷却过程中P的晶界偏聚

采用分步冷却工艺，研究了连续冷却过程中12Cr1MoV钢中P的非平衡晶界偏聚过程，实际测得在813K恒温45h时，P在晶界的偏聚量为4．1at％，相应的理论计算等效时问te(813K)=42．558h时，P在晶界的偏聚量为4．4at％，表明实验结果与理论计算值相吻合。从而说明晶界偏聚的等效时间理论能很好地解释分步冷却工艺中P的非平衡晶界偏聚动力学和分步冷却工艺加速脆化的机理。     

30Cr3SiNiMoWV超高强度钢的晶界特征与应力腐蚀沿晶断裂

用俄歇电子能谱等方法研究了30Cr 3 SiNiMoWV 超高强度钢回火马氏体组织中原奥氏体晶界上的元素偏聚及其与应力腐蚀沿晶断裂之间的关系。结果表明,在原奥氏体晶界上有明显的碳和磷偏聚。晶界是一个高碳区,存在着一个碳化物微层,磷偏聚在晶界上呈随机性分布。碳化物微层与基体间的界面对氢的强捕集作用及其促进阳极溶解局部化,以及磷对氢原子化合成氢分子的抑制作用,使该钢种易于发生应力腐蚀沿晶断裂。     

高温合金GH4169(Inconel 718)中磷晶界偏聚特性的实验研究

采用Auger电子能谱仪测量了镍基高温合金GH4169中磷(P)的晶界偏聚量.结果表明,经1020与1200 ℃固溶处理后在720 ℃时效2 h的样品,P的晶界偏聚浓度分别是0.344%与0.412%(原子分数).晶界偏聚浓度随固溶处理温度的升高而升高.基于这一实验结果,确定了P在该合金中的非平衡晶界偏聚特性.