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(shí)效不同時(shí)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(shí)間內(nèi)會(huì)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(huì)不斷降低直到某一最小值(約為6%),然后開(kāi)始升高。由于鎳基耐蝕合金中Mo元素含量對(duì)其耐蝕性能有重大影響，因此本工作利用 Thermo-Calc熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果，結(jié)合John-Mel恒溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)及菲克第二定律模擬計(jì)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(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值基本吻合，這說(shuō)明利用本模型可以預(yù)測(cè)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(lái)避免其由于晶界貧M。所出現(xiàn)的各種腐蝕失效問(wèn)題。

鎳基耐蝕合金由于鎳自身容易鈍化，同時(shí)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(wú)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(huì)提高；同時(shí)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(duì)Ni-Cr-Mo系耐蝕合金的熱腐蝕實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)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(lèi)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(guò)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(shí)合金材料在服役環(huán)境中將會(huì)產(chǎn)生各種腐蝕失效問(wèn)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(duì)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(guò)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(bào)道卻很少本工作通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了該合金在不同熱處理?xiàng)l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(zhǎng)大及溶質(zhì)元素?cái)U(kuò)散模型，從而揭示了沉淀相析出過(guò)程與溶質(zhì)濃度變化之間的關(guān)系，最終為該類(lèi)型耐蝕合金的熱加工及應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

HC276實(shí)驗(yàn)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(duì)經(jīng)過(guò)熱處理的合金試樣，采用機(jī)械拋光+電解浸蝕來(lái)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(shí)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(cè)量晶界附近的溶質(zhì)濃度分布時(shí)為了保證測(cè)量 精度，對(duì)相同熱處理制度的樣品制備2個(gè)，同時(shí)對(duì)每個(gè)樣品選擇2個(gè)不同的晶界進(jìn)行分析。

為了對(duì)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(jì)算軟件Thermo-Calc對(duì)該合金處于平衡態(tài)時(shí)的相組成進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算內(nèi)容包括各種平衡相的相含量及成分。