在工程实际中,沿晶界脆性断裂引起许多重大事故,预报和控制这些晶界脆性断裂,至今仍然是国际上面临的挑战。晶界偏聚与晶界脆化对材料脆性断裂有很重要的影响并越来越多地引起材料研究人员的重视。本文介绍了晶界偏聚理论的发展过程;简要介绍了Cr-Mo钢的研究发展过程及其几种主要失效形式;简要介绍了几种主要的表面分析技术。溶质元素在晶界发生偏聚会导致晶界状态的改变从而影响工程材料的力学行为,溶质原子的晶界偏聚可分为平衡晶界偏聚和非平衡晶界偏聚两类。P元素在晶界偏聚是引起晶界脆性的重要因素之一,而其偏聚又受温度、应力、辐照和其它元素的影响。本文主要讨论了合金元素Mo对P偏聚的影响。本文试样选用2.25Cr1Mo钢,先将试样在920℃正火50min并空冷,再在氩气气氛下于980℃奥氏体化30min后,水冷至室温,然后在650℃回火处理2h,水冷至室温,随后进行不同的时效处理。利用俄歇能谱仪测出在不同热处理条件下P和Mo的晶界浓度。利用实验数据,在平衡晶界偏聚理论的基上研究了P和Mo晶界偏聚的热力学参数和P-Mo相互作用。实验结果表明,在480℃时效时,P偏聚在800h时尚未达到平衡,而Mo偏聚在800h时已经达到平衡;在520℃时效时,P和Mo偏聚在500h时都已达到平衡;在560℃时效时,P和Mo偏聚在100h时都已达到平衡。在2.25Cr1Mo钢中,P和Mo平衡晶界偏聚的标准摩尔自由能分别约为38kJ·mol-1和17kJ·mol-1,它们的偏聚摩尔熵很小;P-Mo相互作用很弱。
