346 工程科学学报，第42卷，第3期 级.因此，时效时从α-Fe基体向渗碳体内扩散的 tempering of a low-alloy steel martensite.Metall Mater Trans A, Mn由于在渗碳体内来不及扩散均匀，因而起初 1994,25(3):499 Mn会在a/0界面附近的渗碳体一侧“堆积”，形成 [7]Gurry R W,Christakos J,Darken L.Size,manganese content,and curie point of carbides extracted from manganese steel.Trans M原子偏聚区.该偏聚区应该会随时效时间的继 ASM1961,53:187 续延长而逐渐消失 [8] Thomson R C.Miller M K.Carbide precipitation in martensite 一 般认为，渗碳体粗化是小的渗碳体溶解和 during the early stages of tempering Cr-and Mo-containing low 大的渗碳体长大的过程，而小渗碳体溶解需要破 alloy steels.Acta Mater,1998,46(2):2203 坏C和碳化物形成元素（主要是Fe、Mn)的键合 [9] Thomson R C,Miller M K.The partitioning of substitutional 在周期表中，Mn元素位于Fe元素的左侧，从金属 solute elements during the tempering of martensite in Cr and Mo 元素与非金属元素化学亲和性的角度考虑，Mn和 containing steels.Appl SufSci,1995,87-88:185 C的键合力要高于Fe和C的键合力，因此，渗碳 [10]Sato T,Nishizawa T.Partitioning of alloying elements between 体中M含量越高越难溶解.此外，小的渗碳体溶 ferrite and cementite.JJpn Inst Met,1955,19:385 [11]Babu SS,Hono K,Sakurai T.APFIM studies on martensite 解时应该从渗碳体的外围开始，即从阳界面开 tempering of Fe-C-Si-Mn low alloy steel.Appl Suf Sci,1993, 始，因此，Mn在c/旧界面附近的渗碳体一侧富集偏 67(1-4):321 聚会加大渗碳体分解难度，降低其溶解速度，从而 [12]Zhu K Y,Shi H,Chen H,et al.Effect of Al on martensite 起到延缓渗碳体粗化的作用. tempering:comparison with Si.J Mater Sci,2018,53(9):6951 [13]Ande C K,Sluiter M H F.First-principles prediction of 3结论 partitioning of alloying elements between cementite and ferrite. (1)A508-Ⅲ钢经调质和淬火处理后，分别在 Acta Mater,2010,58(19:6276 370℃和400℃时效，最长时间达到35000h后， [14]Zhu C,Xiong X Y,Cerezo A,et al.Three-dimensional atom probe characterization of alloy element partitioning in cementite during M在渗碳体内浓度仍未达到平衡，这与该时效温 tempering of alloy steel.Ultramicroscopy,2007,107(9):808 度下Mn在a-Fe基体中扩散速率慢有关 [15]Parsons DE,Malis TF,Boyd JD.Microalloying and precipitation (2)Mn在渗碳体内分布不均，在c/0界面附近 in Cr-V rail steels.J Heat Treat,1984,3(3):213 的渗碳体一侧存在M们原子偏聚区，这是由于 [16]Ridley N,Malik M A,Lorimer G W.Partitioning and pearlite Mn在渗碳体内的扩散速率(D)小于Mn在a- growth kinetics in an Ni-Cr eutectoid steel.Mater Charact,1990, Fe基体中的扩散速率(De)导致的 25(1):125 (3)Mn原子在渗碳体中存在偏聚区降低了小 [17]Lis J,Morgiel J,Lis A.The effect of Mn partitioning in Fe-Mn-Si 尺寸渗碳体溶解的速率，从而阻碍渗碳体的粗化， alloy investigated with STEM-EDS techniques.Mater Chem Phys 2003,81(2-3):466 这应该是钢中添加M元素可以降低回火软化速 [18]Miller M K,Smith G D W.Atom probe microanalysis of a 率的内在机理 pearlitic steel.Met Sci,1977,11(7):249 [19]Lis J,Lis A,Kolan C.Manganese partitioning in low carbon 参考文献 manganese steel during annealing.Mater Charact,2008,59(8): [1]Boyer H.Fundamentals of Ferrous Metallurgy.Ohio:Materials 1021 Engineering Institute,ASM International,1981 [20]Ko M,Sakuma T,Nishizawa T.Effect of magnetism on the [2]Totten G E.Steel Heat Treatment:Metallurgy and Technology. partition of alloying elements between cementite and ferrite.J/pn 2nd Ed.Portland:Taylor Francis,2007 1stMe,197640(6):593 [3]Grange R A.Hribal C R.Porter L F.Hardness of tempered [21]Thomson R C,Miller M K.An atom probe study of cementite martensite in carbon and low-alloy steels.Metall Trans A,1977, precipitation in autotempered martensite in an Fe-Mn-C alloy. 8(11):1775 4 ppl Surf Sci,.1996,94-95:313 [4]Miyamoto G,Oh J C,Hono K,et al.Effect of partitioning of Mn [22]Miller M K,Forbes R G.Atom probe tomography.Mater Charact, and Si on the growth kinetics of cementite in tempered Fe-0.6 2009,60(6):461 mass%C martensite.Acta Mater,2007,55(15):5027 [23]Xu G,Cai LL,Feng L,et al.Effect of the precipitation of Cu-rich [5]Ghosh G,Olson G B.Precipitation of paraequilibrium cementite: clusters on the DBTT of RPV simulated steel.Acta Metall Sin, experiments,and thermodynamic and kinetic modeling.Acta 2012.48(6):753 Mater,2002,50(8):2099 (徐刚，蔡琳玲，冯柳，等.富Cu团簇的析出对RPV模拟钢韧-脆 [6]Babu SS,Hono K,Sakurai T.Atom probe field ion microscopy 转变温度的影响.金属学报，2012,48(6)：753) study of the partitioning of substitutional elements during [24]Pareige P,Stoller R E,Russell K F,et al.Atom probe级. 因此，时效时从 α-Fe 基体向渗碳体内扩散的 Mn 由于在渗碳体内来不及扩散均匀，因而起初 Mn 会在 α/θ 界面附近的渗碳体一侧“堆积”，形成 Mn 原子偏聚区. 该偏聚区应该会随时效时间的继 续延长而逐渐消失. 一般认为，渗碳体粗化是小的渗碳体溶解和 大的渗碳体长大的过程，而小渗碳体溶解需要破 坏 C 和碳化物形成元素（主要是 Fe、Mn）的键合. 在周期表中，Mn 元素位于 Fe 元素的左侧，从金属 元素与非金属元素化学亲和性的角度考虑，Mn 和 C 的键合力要高于 Fe 和 C 的键合力，因此，渗碳 体中 Mn 含量越高越难溶解. 此外，小的渗碳体溶 解时应该从渗碳体的外围开始，即从 α/θ 界面开 始，因此，Mn 在 α/θ 界面附近的渗碳体一侧富集偏 聚会加大渗碳体分解难度，降低其溶解速度，从而 起到延缓渗碳体粗化的作用. 3    结论 （1）A508-Ⅲ钢经调质和淬火处理后，分别在 370 ℃ 和 400 ℃ 时效，最长时间达到 35000 h 后 ， Mn 在渗碳体内浓度仍未达到平衡，这与该时效温 度下 Mn 在 α-Fe 基体中扩散速率慢有关. D Mn θ D Mn α−Fe （2）Mn 在渗碳体内分布不均，在 α/θ 界面附近 的渗碳体一侧存 在 Mn 原子偏聚区 ，这是由 于 Mn 在渗碳体内的扩散速率（ ）小于 Mn 在 α- Fe 基体中的扩散速率（ ）导致的. （3）Mn 原子在渗碳体中存在偏聚区降低了小 尺寸渗碳体溶解的速率，从而阻碍渗碳体的粗化， 这应该是钢中添加 Mn 元素可以降低回火软化速 率的内在机理. 参    考    文    献 Boyer  H. Fundamentals of Ferrous Metallurgy.  Ohio:  Materials Engineering Institute, ASM International, 1981 [1] Totten  G  E. Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technology. 2nd Ed. Portland: Taylor & Francis, 2007 [2] Grange  R  A,  Hribal  C  R,  Porter  L  F.  Hardness  of  tempered martensite  in  carbon  and  low-alloy  steels. Metall Trans A,  1977, 8（11）: 1775 [3] Miyamoto G, Oh J C, Hono K, et al. Effect of partitioning of Mn and  Si  on  the  growth  kinetics  of  cementite  in  tempered  Fe-0.6 mass% C martensite. Acta Mater, 2007, 55（15）: 5027 [4] Ghosh G, Olson G B. Precipitation of paraequilibrium cementite: experiments,  and  thermodynamic  and  kinetic  modeling. 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