HC276中碳化物析出及晶界貧Mo規(guī)律研究

摘要；研究了 HC276在550,750,800°C等溫時效不同時間后的相析出及晶界附近Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化規(guī)律，結(jié) 果表明：M&C型碳化物在較短時間內(nèi)會沿晶界析出，且隨碳化物的不斷析出晶界附近Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會不斷降低直到某一最小值(約為6%),然后開始升高。由于鎳基耐蝕合金中Mo元素含量對其耐蝕性能有重大影響，因此本工作利用 Thermo-Calc熱力學(xué)計算結(jié)果，結(jié)合John-Mel恒溫轉(zhuǎn)變動力學(xué)及菲克第二定律模擬計算了不同熱處理制度下的碳化物 析出量及晶界附近Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化規(guī)律。模擬結(jié)果表明晶界附近Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算值與實驗測量值基本吻合，這說明利用本模型可以預(yù)測該合金在不同熱處理制度下晶界附近Mo的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布。利用上述模擬結(jié)果，也可以為該合金在不同應(yīng)用環(huán)境下制定相應(yīng)熱處理工藝來避免其由于晶界貧M。所出現(xiàn)的各種腐蝕失效問題。

鎳基耐蝕合金由于鎳自身容易鈍化，同時也可以 固溶多種合金元素，因此能夠抵抗不同腐蝕介質(zhì)的侵 蝕,從而被廣泛應(yīng)用于不銹鋼及其他非金屬耐蝕材料所無法解決的各種嚴(yán)重工程腐蝕環(huán)境口研究表明關(guān)隨著Cr含量增加耐蝕合金在氧化性腐蝕介質(zhì)中 的耐蝕性會提高；同時M。含量的增加可以提高合金 在還原性腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性。針對Ni-Cr-Mo系耐蝕合金的熱腐蝕實驗表明，在發(fā)生硫化的環(huán)境下當(dāng) Mo含量大于5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同）時合金表面能夠快 速形成鈍化膜，從而有效阻止硫元素進(jìn)入合金基體并 避免其沿晶界偏聚使得合金的沖擊性及塑性降低，同時也能夠延緩金屬元素向外部擴(kuò)散，因此較高的Mo含量能有效提高該類型合金在含硫環(huán)境中的耐熱腐蝕 能力。

不銹鋼及耐蝕合金在焊接或者熱加工過程中往往存在碳化物沿晶界析出，并導(dǎo)致碳化物所富集的溶質(zhì)元素在晶界附近貧化，當(dāng)溶質(zhì)濃度小于某一臨界值時合金材料在服役環(huán)境中將會產(chǎn)生各種腐蝕失效問題。HC276作為目前應(yīng)用最廣泛的鎳基耐蝕合金，含有高達(dá)16%的Cr及等量的Mo這對于提髙合金的耐蝕性能極為關(guān)鍵，但是合金在熱加工或熱處理過程中的相析出以及由此導(dǎo)致溶質(zhì)元素是否發(fā)生貧化等的相關(guān)研究報道卻很少本工作通過實驗研究了該合金在不同熱處理條件下的相析出及晶界附近溶質(zhì)元素濃度變化規(guī)律，并且建立了碳化物析出長大及溶質(zhì)元素擴(kuò)散模型，從而揭示了沉淀相析出過程與溶質(zhì)濃度變化之間的關(guān)系，最終為該類型耐蝕合金的熱加工及應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

HC276實驗材料與方法

HC276化學(xué)成分

HC276合金 經(jīng)1165°C/30min固溶處理后，水冷，然后進(jìn)行不同的等溫?zé)崽幚砉に?，包?50°C/10,100h,750°C/l,10, 50h 和 800°C/10min,l,5ho

HC276耐蝕合金的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/% ）

HC276 （mass fraction/ %）

C      Si     Cr    Mo   Fe     W   Ni

0. 003  0. 08  15. 51  16. 04   5. 67  3.63  Bal

 對經(jīng)過熱處理的合金試樣，采用機械拋光+電解浸蝕來顯示析出相形貌，電解浸蝕劑為HC1 + 5%草酸，直流電壓10-20V,浸入時間3s。利用光學(xué)顯微 鏡和掃描電子顯微鏡（SEM）觀察析出相形貌，EDS 能譜分析沉淀析出相成分及晶界附近的溶質(zhì)濃度變化。在測量晶界附近的溶質(zhì)濃度分布時為了保證測量 精度，對相同熱處理制度的樣品制備2個，同時對每個樣品選擇2個不同的晶界進(jìn)行分析。

為了對合金HC276中的相析出規(guī)律進(jìn)行初步了解，利用熱力學(xué)計算軟件Thermo-Calc對該合金處于平衡態(tài)時的相組成進(jìn)行計算，計算內(nèi)容包括各種平衡相的相含量及成分。