.234 北京科技大学学报 第29卷 20×10 和c均有增加，表观扩散系数为Da=1.08X 。MnS长度与氢渗透方向平行 S1x10 aMnS长度与氢渗透方向垂直 10-5cm2s1.当时间t<1000s时，氢渗透曲线d 非常接近渗透曲线c,而不是接近渗透曲线b,说明 5×10 3×106 在第二相与氢渗透方向平行的情况下，第二相的扩 2×10+ 散系数和溶解度增加相同的倍数时，第二相的扩散 p1×10b E 系数对试样总体表观扩散系数的影响大于第二相溶 5×10-1L 解度的影响， 0.005 0.01 0.020.030.05 S质量分数% 当变形后的夹杂物与氢渗透方向垂直时 (如图1(b),计算结果如图5所示，图中曲线e为 图3S夹杂与氢渗透方向平行和垂直时氢的表观扩散系数 第二相的扩散系数DⅡ和溶解度CⅡ与基体的扩散 随S含量的变化 系数D1和溶解度C1相同时的氢渗透曲线，即相当 Fig.3 Appearance diffusivity of hydrogen vs.S content 于没有第二相存在时的情况.设定基体的扩散系数 值存在5的偏差，这是由于计算中的收敛精度不 D1和溶解度C1分别为1.0×10-5cm2.s-1和1× 可能无穷高，为了计算的经济性，在所有计算中设定 106.计算结果与图4中曲线a完全相同. 相同的最大收敛精度 7×106 7×10 6×10 可 6×106 号5×10 5×10- 4×106 4×10◆ 3×106 e-●-Da=Di,CB=Ct f--D=D1,C=10C 3×106 a◆Dn=D1,Cn=C, 2x0 g▲D:=l0D1,Ce=C1 2×106 b--Da-D1,C1-10C, h◆Da=I0D1,Cg=l0C: cDn=10D1,C=C1 1×106 1×10-6 d◆Dn=10D1,Cn=l0C1 2000 4000 6000 8000 0 2000 400060008000 时间，s 时间，ts 图5当第二相与试样表面平行时第二相属性对氢扩散的影响 图4当第二相与氢渗透方向平行时第二相属性对氢扩散的影 Fig.5 Effect of inclusions on hydrogen diffusion as the inclusions 响 parallel to the surface Fig.4 Effect of inclusions on hydrogen diffusion as the inclusions parallel to the direction of permeation 曲线f为第二相的扩散系数DⅡ与基体的扩散 曲线b为第二相的扩散系数Dm与基体的扩散 系数D,相同，但溶解度C,为10C1时的氢渗透曲 系数D1相同，但溶解度C,为10C1时的氢渗透曲 线.由于第二相的溶解度增加但扩散系数相同，使 线。由于第二相的溶解度增加但扩散系数相同，使 得试样总体扩散系数降低，由计算所得的氢的表观 得基体中的氢扩散时先要有一部分溶解到第二相中 扩散系数为5.8×10-6cm2s1.虽然扩散系数降 然后才能继续沿浓度梯度方向扩散，因此扩散系数 低，但稳态扩散通量有所增加， 降低，由计算所得的氢的表观扩散系数为5.8× 曲线g为第二相的扩散系数DⅡ为基体的扩散 10-6cm2s1.虽然扩散系数降低，但扩散通量有所 系数D1的10倍，但溶解度CⅡ和C1相同时的氢 增加， 渗透曲线.由于第二相在输运氢的过程中只起到加 曲线c为第二相的扩散系数D!为基体的扩散 速的作用，而没有溶解比基体中更多的氢，因此扩散 系数D1的10倍，但溶解度Cm和CI相同时的氢 系数增加为1.12×10-5cm2s1.扩散通量比曲线 渗透曲线，由于第二相在输运氢的过程中只起到加 e也有所增加，它和曲线f的稳态扩散通量完全 速作用，而没有溶解比基体中更多的氢，因此扩散系 相等， 数增加为1.23×10-5cm2s1.扩散通量比曲线a 曲线h为第二相的扩散系数DⅡ为基体的扩散 也有所增加，它和曲线b的稳态扩散通量完全相等， 系数D1的10倍，溶解度CⅢ也为C1的10倍时的 曲线d为第二相的扩散系数D!为基体的扩散 氢渗透曲线，由图中可以看出，氢的稳态扩散通量 系数D1的10倍，溶解度CⅡ也为C1的10时的氢 比曲线f、g均有增加，表观扩散系数为Da=7.02× 渗透曲线，由图中可以看出，氢的扩散通量比曲线b 10-6cm2s-1.当时间t<1000s时，氢渗透曲线h图3 MnS 夹杂与氢渗透方向平行和垂直时氢的表观扩散系数 随 S 含量的变化 Fig．3 Appearance diffusivity of hydrogen vs．S content 值存在5％的偏差．这是由于计算中的收敛精度不 可能无穷高‚为了计算的经济性‚在所有计算中设定 相同的最大收敛精度． 图4 当第二相与氢渗透方向平行时第二相属性对氢扩散的影 响 Fig．4 Effect of inclusions on hydrogen diffusion as the inclusions parallel to the direction of permeation 曲线 b 为第二相的扩散系数 DⅡ与基体的扩散 系数 DⅠ相同‚但溶解度 CⅡ为10 CⅠ时的氢渗透曲 线．由于第二相的溶解度增加但扩散系数相同‚使 得基体中的氢扩散时先要有一部分溶解到第二相中 然后才能继续沿浓度梯度方向扩散‚因此扩散系数 降低．由计算所得的氢的表观扩散系数为5∙8× 10—6cm 2·s —1．虽然扩散系数降低‚但扩散通量有所 增加． 曲线 c 为第二相的扩散系数 DⅡ为基体的扩散 系数 DⅠ的10倍‚但溶解度 CⅡ和 CⅠ相同时的氢 渗透曲线．由于第二相在输运氢的过程中只起到加 速作用‚而没有溶解比基体中更多的氢‚因此扩散系 数增加为1∙23×10—5 cm 2·s —1．扩散通量比曲线 a 也有所增加‚它和曲线 b 的稳态扩散通量完全相等． 曲线 d 为第二相的扩散系数 DⅡ为基体的扩散 系数 DⅠ的10倍‚溶解度 CⅡ也为 CⅠ的10时的氢 渗透曲线．由图中可以看出‚氢的扩散通量比曲线 b 和 c 均 有 增 加‚表 观 扩 散 系 数 为 Dd ＝1∙08× 10—5cm 2·s —1．当时间 t＜1000s 时‚氢渗透曲线 d 非常接近渗透曲线 c‚而不是接近渗透曲线 b．说明 在第二相与氢渗透方向平行的情况下‚第二相的扩 散系数和溶解度增加相同的倍数时‚第二相的扩散 系数对试样总体表观扩散系数的影响大于第二相溶 解度的影响． 当变 形 后 的 夹 杂 物 与 氢 渗 透 方 向 垂 直 时 （如图1（b））‚计算结果如图5所示．图中曲线 e 为 第二相的扩散系数 DⅡ和溶解度 CⅡ与基体的扩散 系数 DⅠ和溶解度 CⅠ相同时的氢渗透曲线‚即相当 于没有第二相存在时的情况．设定基体的扩散系数 DⅠ和溶解度 CⅠ分别为1∙0×10—5 cm 2·s —1和1× 10—6．计算结果与图4中曲线 a 完全相同． 图5 当第二相与试样表面平行时第二相属性对氢扩散的影响 Fig．5 Effect of inclusions on hydrogen diffusion as the inclusions parallel to the surface 曲线 f 为第二相的扩散系数 DⅡ与基体的扩散 系数 DⅠ相同‚但溶解度 CⅡ为10 CⅠ时的氢渗透曲 线．由于第二相的溶解度增加但扩散系数相同‚使 得试样总体扩散系数降低‚由计算所得的氢的表观 扩散系数为5∙8×10—6 cm 2·s —1．虽然扩散系数降 低‚但稳态扩散通量有所增加． 曲线 g 为第二相的扩散系数 DⅡ为基体的扩散 系数 DⅠ的10倍‚但溶解度 CⅡ和 CⅠ相同时的氢 渗透曲线．由于第二相在输运氢的过程中只起到加 速的作用‚而没有溶解比基体中更多的氢‚因此扩散 系数增加为1∙12×10—5 cm 2·s —1．扩散通量比曲线 e 也有所增加‚它和曲线 f 的稳态扩散通量完全 相等． 曲线 h 为第二相的扩散系数 DⅡ为基体的扩散 系数 DⅠ的10倍‚溶解度 CⅡ也为 CⅠ的10倍时的 氢渗透曲线．由图中可以看出‚氢的稳态扩散通量 比曲线 f、g 均有增加‚表观扩散系数为 Dd＝7∙02× 10—6cm 2·s —1．当时间 t＜1000s 时‚氢渗透曲线 h ·234· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷