HC276中碳化物析出及晶界貧Mo規律研究

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的質量分數變化規律，結 果表明：M&C型碳化物在較短時間內會沿晶界析出，且隨碳化物的不斷析出晶界附近Mo的質量分數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熱力學計算結果，結合John-Mel恒溫轉變動力學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的質量分數變化規律。模擬結果表明晶界附近Mo的質量分數計算值與實驗測量值基本吻合，這說明利用本模型可以預測該合金在不同熱處理制度下晶界附近Mo的質量分數分布。利用上述模擬結果，也可以為該合金在不同應用環境下制定相應熱處理工藝來避免其由于晶界貧M。所出現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的侵 蝕,從而被廣泛應用于不銹鋼及其他非金屬耐蝕材料所無法解決的各種嚴重工程腐蝕環境口研究表明關隨著Cr含量增加耐蝕合金在氧化性腐蝕介質中 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，在發生硫化的環境下當 Mo含量大于5%（質量分數,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散，因此較高的Mo含量能有效提高該類型合金在含硫環境中的耐熱腐蝕 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，并導致碳化物所富集的溶質元素在晶界附近貧化，當溶質濃度小于某一臨界值時合金材料在服役環境中將會產生各種腐蝕失效問題。HC276作為目前應用最廣泛的鎳基耐蝕合金，含有高達16%的Cr及等量的Mo這對于提髙合金的耐蝕性能極為關鍵，但是合金在熱加工或熱處理過程中的相析出以及由此導致溶質元素是否發生貧化等的相關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元素濃度變化規律，并且建立了碳化物析出長大及溶質元素擴散模型，從而揭示了沉淀相析出過程與溶質濃度變化之間的關系，最終為該類型耐蝕合金的熱加工及應用提供理論指導。

HC276實驗材料與方法

HC276化學成分

HC276合金 經1165°C/30min固溶處理后，水冷，然后進行不同的等溫熱處理工藝，包括550°C/10,100h,750°C/l,10, 50h 和 800°C/10min,l,5ho

HC276耐蝕合金的化學成分（質量分數/% ）

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濃度變化。在測量晶界附近的溶質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個不同的晶界進行分析。

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