第26卷
第 1期
湖北师范学院学报(自然科学版)
Journal of Hubei Normal University(Natural Science)
Vo1．26
No．1，2006
2 1—4 N(WNb)耐热钢高温
加热后的晶界沉淀研究
丁 逊 ，陈 胜 ，周 悠
(1 湖北师范学院 物理系，湖北 黄石 435002；2．武~_r-3k学院，湖北 武汉 430070)
摘要：观察研究了1200~C以上温度高温加热后的晶界沉淀特性 ，讨论 了各种碳化物、氮化物晶界沉淀的细
节及其同加热温度的关系。
关键词：晶界沉淀；平衡偏聚；加热温度
中圈分类号：TG142．13 文献标识码：A 文章编号：100％2714(2006)01—0050—03
0 引言
阀门用奥氏体耐热钢足以碳化物、氮化物弥散强化的。关于固溶时碳化物的溶解规律和时效时
的碳化物、氮化物的沉淀行为．已有不少报道。一些工作者认为，M ，C 多半在晶界、孪品界等处形
核。然而．限于他们所采用的实验方法，关于与该钢性能密切相关的热加工加热后的冷却过程中，各
种碳化物、氮化物晶界沉淀的细节及其同加热温度的关系还缺乏明晰的观察结果和深入的研究。
我们运用晶界草取碳复型技术，并辅之以其他实验方法，对21—4N(WNb)耐热钢晶界沉淀在高
温加热后的性能进行了比较深人的研究。
1 试验过程
21—4N钢试样经电炉冶炼，锻造开坯，分别取自65mm锻坯(A、B)，140mm锻坯(C)，10．2mrn直
径冷拉棒材(D、E)。A—C的si含量(wt一％)为0．019％一0．24％，E的硅含量为0．06％，其他元素
含量相近。
经1210℃4h，水冷(w．C．)处理试样品粒表面上的片状沉淀比1200℃2h，w C．试样略增多，随
着加热温度的增高片状沉淀不断增多，但直到加热温度为125072(4h，W．C．时，试样的晶界沉淀仍然
很少(图1)。w．C．试样的晶界沉淀大都为M C ．
对于在1210~C一1250oC加热4h，风冷(A．C．)斌样A，随着』JH热温度的升高，晶粒表面上M ，C 薄
片逐渐减少，Cr N薄片的数量和尺寸逐渐增大(图2)，还有M C 沉淀。
1200~Clh，炉冷(F．C．)至950％水处理试样B的晶界和孪晶界上的主要沉淀是片状M C6及少
量Cr’N；1220℃1h，F．c．至950~C水处理试样 B的品粒表而上布满了枝晶薄片，它们主要是M C，．
对于在 1210qC一1250℃4h，A．C．处理试样D，其晶界沉淀主要为Cr：N，还有少量M C，，随着温
度的升高，Cr：N的数量和尺寸逐渐增大(图3a)。
收稿日期：2Oo5—06—．22
基金项目：湖北师范学院青年项目资助
作者简介：丁 逊(197l一 )。男，湖北黄石人，在读博士。讲师。
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图1 1250~C4h，W．C．处理试样 C的晶界细片
图2 (a)1210~C4h，A．C．处理的试样 A的晶界上为小片状 M23C6围绕的 Cr2N；
(b)1250~C4h，A．C．处理的试样 A的晶界大尺寸片状 Cr N．
图 3 加热温度为 1250~C时，(a)试样 D的晶界片状 ChN，(b)试样 E的晶界片状 M23C
对于在 1210~C～1250~C4h，A．C．处理试样 E，晶界沉淀的数量明显小于试验 D(图 3b)，它们主
要是 M c ，其次是 cr N。
EDAX测量结果表明，晶界 M ，c ，M N和M C 中的铬含量依次增高。
2 结论与分析
上述结果表明，随着加热温度的增高，在加热后的冷却过程中，平衡偏聚增强；在一定温度加热后
的冷却过程中，随着冷却温度的加快，平衡偏聚减弱。因此，试样系列C晶界一I-形成的 极薄片的数量
和尺寸及试样系列 A和 D晶界上所形成的 的数量和尺寸均随加热温度升高而逐渐增多；试样系列 c
(w．c．)，A(A．C．)，和B(F．C．)的晶界上由于 等溶质原子的浓度依次增高，因而形成cr浓度依次
增高的M23C6、M2N和 M7C 。
此外，加热温度愈高，P值愈大，也是溶质原子晶界浓度增高，从而晶界沉淀数量和尺寸增大的重
要原因，加热后的冷却速度加快，与溶质原子只发生短程迁移的非平衡偏聚相联系，故晶界沉淀M∞
c6的厚度极薄
试样E(0．060％Si)和D(0．23％Si)的晶界沉淀类型不同，数量有明显差异，加热温度较高时，前
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者晶界析出较多、较大的Cr2N(图3a)，后者的晶界沉淀主要是 M∞C ，其数量和尺寸很小(图3b)
在奥氏体钢中硅有加速碳化物聚集的作用，加热后的冷却过程中硅向晶界偏聚等结果，优先占据
晶界上的较大间隙，使碳、氮原子有从晶界上被驱逐出去等可能，但随着温度等降低，碳、氮原子不得
不向晶界偏聚，因而加剧了试样系列D等等晶界氮化物、碳化物沉淀。
参考文献：
[1]冶金工业部钢铁研究总院．合金钢
手册
华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载
(上)(M]．北京：冶金工业出版社，1984
[2]李玉清，刘锦岩．高温合金晶界间隙相[M J．北京：冶金工业出版社，1990．
Study on the deposition of crystal boundary by pyrogenation
in high temperature of 2 1—4N(WNb)refractory steel
DING Xun ，CHEN Shen ，ZHOU You
(1．Department of Physics，Hubei Normal University，Huangshi 435002，China；
2．Wuhan Engineering College，Wuhan 430070，China)
Abstract：The characteristic of the crystal boundary deposition by progenation in high temperature above of 1200'U was
obserbed，and the deposition detail of some carbide and nitride was discussed．
Key words：crystal boundary deposition；equilibrium conglomeration；pyrogenation temperature
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