發(fā)布時間：2021-10-29 12:56

　　研究了在1150℃高溫條件下保溫處理后含銅鋼的銅偏聚現(xiàn)象。在空氣中采用不同保溫時間進(jìn)行實驗,保溫時間不超過60 min。結(jié)果表明,由于Fe的氧化及脫碳引起的滲碳體轉(zhuǎn)變數(shù)量的減少,共同促使更多的Cu析出并向鋼/氧化皮界面附近晶界偏聚,導(dǎo)致在空氣中經(jīng)高溫處理后,鋼/氧化皮界面及其附近的晶界中都出現(xiàn)了Cu的富集;經(jīng)過冷卻相轉(zhuǎn)變后,鋼/氧化皮界面附近區(qū)域鋼中的Cu含量低于高溫處理前的Cu含量。 

【文章來源】：中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報. 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

含銅鋼光學(xué)顯微組織

圖4為試樣在1150℃下空氣中高溫處理20 min后的EPMA測試結(jié)果。由圖4a可以觀察到，鋼/氧化皮界面粗糙不平，出現(xiàn)了內(nèi)氧化、晶界嚴(yán)重氧化現(xiàn)象。而且氧化首先沿晶界向鋼的內(nèi)部發(fā)展，再逐漸擴(kuò)展到晶界兩側(cè)，最終整個晶粒被完全氧化。發(fā)生嚴(yán)重氧化的晶界局部區(qū)域，如圖4a所示，部分氧化晶界上出現(xiàn)了顏色較暗的點，對應(yīng)EPMA圖，可見這些暗點處O,Si,Mn和S濃度較高，說明在這些區(qū)域Si和Mn氧化物比較集中。這是因為晶界要比原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)疏松，晶界往往是原子快速擴(kuò)散的通道，合金元素原子和氧化物夾雜也較易在晶界聚集，而且晶粒內(nèi)的合金元素在高溫下也有向晶界處擴(kuò)散的趨勢，并與高溫下沿晶界擴(kuò)散進(jìn)來的氧原子結(jié)合發(fā)生氧化反應(yīng)形成氧化物存在于晶界。所以不難推測，本次實驗過程中，晶粒內(nèi)的Si,Mn和S會很容易擴(kuò)散到晶界，并與沿晶界擴(kuò)散進(jìn)入的O結(jié)合，發(fā)生氧化。所以在EPMA圖中發(fā)生內(nèi)氧化的部分晶界處，Si,Mn,S和P含量明顯偏高。圖3 含銅鋼在1150℃還原氣氛中不同時間處理后表層組織的光學(xué)顯微照片

圖3 含銅鋼在1150℃還原氣氛中不同時間處理后表層組織的光學(xué)顯微照片EPMA測試結(jié)果還顯示，在合金晶界和鋼/氧化皮界面處出現(xiàn)了Cu的偏聚，在氧化皮中也存在一些富銅區(qū)。在晶界處出現(xiàn)Cu的偏聚，其原因主要是晶界處原子排列不規(guī)則，且存在很多缺陷，故晶界處的能級比晶粒內(nèi)部高，使得晶界成為富銅相相變時先形核的區(qū)域。同時，晶粒內(nèi)的銅原子仍不斷向晶界擴(kuò)散，最終導(dǎo)致晶界處形成富銅相聚集。鋼/氧化皮界面處和氧化皮中的富銅區(qū)是因為Fe氧化后殘留下來的。圖中也顯示氧化皮中出現(xiàn)了一些富硅區(qū)，在這些區(qū)域可能形成了鐵橄欖石(Fe O-2Fe O·Si O2)11。有研究[22,23]表明，鐵橄欖石可以將富銅液相包裹在氧化皮中，從而降低鋼產(chǎn)生表面裂紋的傾向，因此Si是對抑制含銅鋼表面熱裂有益的合金元素。EPMA結(jié)果顯示，在氧化皮中富硅區(qū)域，P的含量高于鋼中平均含量。雖然實驗用鋼的P (0.019%)含量很低，但在富硅區(qū)仍然出現(xiàn)P的富集，原因有待進(jìn)一步探討。Mn也在一些富硅區(qū)域出現(xiàn)。Mn和S在鋼/氧化皮界面附近發(fā)生內(nèi)氧化區(qū)域的部分晶界處含量均較高，推測在這些地方生成了Mn S夾雜，Mn和S生成熔點較高的Mn S。Si,Mn S和P明顯同時集中分布于一些發(fā)生氧化的晶界處，而在這些部位，均已出現(xiàn)Cu的富集。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3464702