高温低压应力下225cr1mo钢中p的晶界贫化及晶界脆性研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要元素(特别是微量元素)在晶界上的偏聚对工程材料的力学行为有着深刻的影响，因此研究元素在晶界上的偏聚有着重要的实际意义。而溶质原子的晶界偏聚可分为平衡晶界偏聚和非平衡晶界偏聚两大类，本文以2．25C卜lMo钢为试验材料，借助Gleebl．1500热模拟实验机，俄歇电子能谱仪，扫描电子显微镜，冲击试验机等研究P原子在晶界处的非平衡品界贫化规律，及P原子的偏聚对试验材料韧脆转变温度的影响。试验材料在520℃，40MPa的压应力下时效不同时间后经AES检测发现，P原子在晶界处发生了明显的非平衡晶界贫化现象，其临界时间为30min，此时晶界处P原子的偏聚量达到

2、最小值14．18％(at．)。运用Xu模型，计算得出在贫化阶段P．空位复合体的扩散系数数量级为10之。m2·s～：在反贫化阶段，P原子的扩散系数数量级为10以5m2·s～。相较于无应力下的扩散系数，压应力使复合体的扩散系数降低了5个数量级，而磷原子的扩散系数则增加4个数量级。且俄歇试样的冲击断口形貌与晶界处P原子的偏聚量有很好的对应关系。Xu模型能很好解释P原子的非平衡晶界贫化。而试样经650℃，560℃及480℃时效不同时间后，进行系列冲击试验，得到各时效温度下试样的韧脆转变温度。通过冲击试验结果及断口扫描照片分析，随着时效温度的降低，2．25Cr-lMo钢的韧脆转变温度逐渐升高。

3、根据平衡晶界偏聚理论，随着时效温度的降低，磷的平衡偏聚量逐渐升高。这说明时效温度越低，磷的平衡偏聚量越大，晶界脆性越大，而对应材料的韧脆转变温度越高。关键词：压应力：晶界偏聚；贫化；扩散系数：韧脆转变温度AbstractThesegregationofelements，especiallythetraceelementsatgrainboundaries，hasanimportantinfluenceonthemechanicalbehaviorofengineeringmaterials．Soithasbasiliepracticalmeaningtostudythesegrega

4、tionofelementsatthegrainboundaries．Thesegregationofsoluteatomsatgrainboundariesmaybeclassifiedintoequilibriumsegregationandnon-equilibriumsegregation．Inthepresentwork，a2．25Cr-1Mosteelwasselectedastheexperimentalmaterial．Thenon-equilibriumgrainboundariesdilutionofphosphorusatgrainboundariesandth

5、einfluenceofphosphorussegregationontheductile-to·brittletransitiontemperature(DBTr)wereinvestigatedinvirtueofGleeble-1500thermalsimulationmachine，AES，SEMandimpactmachine，eta1．Thenon．equilibriumdilutionofphosphorousatthegrainboundariesOCCURSobviouslybyAESaRerexperimentalmaterialsageingdifferentt

6、imesat520"(2and40MPacompressivestress．Andthecriticaltimeforthisnon·equilibriumsegregationis30min．Atthistime，thesegregationconcentrationofphosphorusachievesminimalvalue14．18at．％．CalculatedbyXu’Smodel，theorderofdiffusioncoefficientsofphosphorous·vacancycomplexesare10。。。m2．s。1indilutionprocess．The

7、orderofdiffusioncoefficientsofphosphorousare10’15m2．s。‘inde．dilutionprocess．Comparedwiththediffusioncoefficientsundernoexternalstress，itisfoundthatthecompressivestressdecreasesthediffusioncoefficientofphosphorous—vacancycomplexesb