HC276中碳化物析出及晶界贫Mo规律研究

摘要；研究了 HC276在550,750,800°C等温时效不同时间后的相析出及晶界附近Mo的质量分数变化规律，结 果表明：M&C型碳化物在较短时间内会沿晶界析出，且随碳化物的不断析出晶界附近Mo的质量分数会不断降低直到某一最小值(约为6%),然后开始升高。由于镍基耐蚀合金中Mo元素含量对其耐蚀性能有重大影响，因此本工作利用 Thermo-Calc热力学计算结果，结合John-Mel恒温转变动力学及菲克第二定律模拟计算了不同热处理制度下的碳化物 析出量及晶界附近Mo的质量分数变化规律。模拟结果表明晶界附近Mo的质量分数计算值与实验测量值基本吻合，这说明利用本模型可以预测该合金在不同热处理制度下晶界附近Mo的质量分数分布。利用上述模拟结果，也可以为该合金在不同应用环境下制定相应热处理工艺来避免其由于晶界贫M。所出现的各种腐蚀失效问题。

镍基耐蚀合金由于镍自身容易钝化，同时也可以 固溶多种合金元素，因此能够抵抗不同腐蚀介质的侵 蚀,从而被广泛应用于不锈钢及其他非金属耐蚀材料所无法解决的各种严重工程腐蚀环境口研究表明關随着Cr含量增加耐蚀合金在氧化性腐蚀介质中 的耐蚀性会提高；同时M。含量的增加可以提高合金 在还原性腐蚀介质中的耐蚀性。针对Ni-Cr-Mo系耐蚀合金的热腐蚀实验表明，在发生硫化的环境下当 Mo含量大于5%（质量分数,下同）时合金表面能够快 速形成钝化膜，从而有效阻止硫元素进入合金基体并 避免其沿晶界偏聚使得合金的冲击性及塑性降低，同时也能够延缓金属元素向外部扩散，因此较高的Mo含量能有效提高该类型合金在含硫环境中的耐热腐蚀 能力。

不锈钢及耐蚀合金在焊接或者热加工过程中往往存在碳化物沿晶界析出，并导致碳化物所富集的溶质元素在晶界附近贫化，当溶质浓度小于某一临界值时合金材料在服役环境中将会产生各种腐蚀失效问题。HC276作为目前应用最广泛的镍基耐蚀合金，含有高达16%的Cr及等量的Mo这对于提髙合金的耐蚀性能极为关键，但是合金在热加工或热处理过程中的相析出以及由此导致溶质元素是否发生贫化等的相关研究报道却很少本工作通过实验研究了该合金在不同热处理条件下的相析出及晶界附近溶质元素浓度变化规律，并且建立了碳化物析出长大及溶质元素扩散模型，从而揭示了沉淀相析出过程与溶质浓度变化之间的关系，最终为该类型耐蚀合金的热加工及应用提供理论指导。

HC276实验材料与方法

HC276化学成分

HC276合金 经1165°C/30min固溶处理后，水冷，然后进行不同的等温热处理工艺，包括550°C/10,100h,750°C/l,10, 50h 和 800°C/10min,l,5ho

HC276耐蚀合金的化学成分（质量分数/% ）

HC276 （mass fraction/ %）

C      Si     Cr    Mo   Fe     W   Ni

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

 对经过热处理的合金试样，采用机械抛光+电解浸蚀来显示析出相形貌，电解浸蚀剂为HC1 + 5%草酸，直流电压10-20V,浸入时间3s。利用光学显微 镜和扫描电子显微镜（SEM）观察析出相形貌，EDS 能谱分析沉淀析出相成分及晶界附近的溶质浓度变化。在测量晶界附近的溶质浓度分布时为了保证测量 精度，对相同热处理制度的样品制备2个，同时对每个样品选择2个不同的晶界进行分析。

为了对合金HC276中的相析出规律进行初步了解，利用热力学计算软件Thermo-Calc对该合金处于平衡态时的相组成进行计算，计算内容包括各种平衡相的相含量及成分。