D0I:10.13374/i.issm1001-053x.1981.02.011 北京钢铁学院学报 1981年第2期 硼向奥氏体晶界的非平衡偏聚 金物教研室贺僵莱椿幼义 摘 要 采用高分辨率的径迹显徽照相技术，研究了淬火痴钢中珊向奥氏体晶界偏聚的 规律，定量地测定出跨过奥氏体晶界的珊的成分剖面图以及非平衡晶界偏聚的特征 参量（晶界贷嘲区宽度、晶界富集程度和富集带宽度）。试验表明，这种偏聚具有 如下特征： 在偏聚晶界的二侧存在有一定宽度的贪硼区，晶界偏聚的酬，是在冷却过程中 由垓区富集而来，这种编聚对冷却速度很敏感，急速冷却可加以抑制，随冷却速度 降低，晶界偏聚由连续的偏聚带，逐步发展为不连续的聚集直至明显的硼相析出， 贫哪区宽度与冷却速度的平方根成反比，它的温度关系与平衡晶界偏聚的予宫相 反，随淬火温度升高，晶界偏聚程度与食彌区宽度增加。 试验论证了，淬火硼钢中珊向奥氏体晶界的偏聚，与平衡晶界偏聚有明显区 别，它是在冷却过程中发生的一种非平衡的晶界偏聚。 一、序 言 微量例能显著地提高结构钢的淬透性，这与硼你子在晶界的偏浆密切相关。然而，对子 硼原子向晶界偏聚的机制，它的发生、发展的规律，长期以来并清。正是由这个基本 规律不请，因此对含硼钢生产中出现的许多问题未能很好地认识和解决。 关于硼在晶界的偏聚及其对淬透性的影响，多数人认为，硼是一个强烈的表面活性元 素，高温下它偏聚在奥氏体晶界上（内吸附），降低了晶界能，从而使铁素体（或贝茵体） 成核速率下降1一3。按照这种看法，硼在晶界的偏聚是在一定加热保温温度下形成的，它 的主耍推动力是畸变能的降低。根据热力学平衡，这种偏聚应符合如下基本关系式： Ca≈A Ceq/T (1) 式中：Q是硼原子在晶界和晶内的畸变能差。 C:和C分别是硼原子在晶界和晶内的浓度。 A为与振动熵等有关的常数。 由此公式可见，这种热力学平衡偏聚的特征是： ①在溶质浓度不变时，在一定的温度下，对应有一定的平衡晶界偏聚量。 ◆本文1980年12月24日收到，在中国金属学会金属学及金属物理1980年学术会议上被评 选为优秀论文。柯俊教授对本工作给予指导。 99北 京 钢 铁 学 院 学 报 年 第 期 硼向奥氏体晶界的非平衡偏聚 ’ 金 物教研 室 贺信 莱 褚幼义 摘 要 采 用 高分 辨率 的径迹 显微照相技术 ， 研 究 了淬火硼 钢 中硼 向奥 氏体 晶界 偏 聚 的 规 津 ， 定 量地测 定 出跨过 奥 氏体晶界 的硼 的成分 剖面 图 以及 非平衡 晶 界偏 聚 的特征 参 量 晶 界 黄 硼 区宽度 、 晶 界富集程度和 富集带宽度 。 试 验表明 ， 这 种 偏 聚具 有 如 下特征 在 偏 聚 晶界 的二 侧存在有一 定 宽度的黄硼 区 ， 晶界 偏 聚 的硼 ， 是 在冷却 过 程 中 由故 区 富集 而 来 这 种 偏聚对冷却 速度很般 感 ， 急速冷却 可加 以抑制 ， 随冷 却 速 度 降低 ， 晶 界 偏 聚 由连续的偏 聚带 ， 逐 步发展 为不连 续 的聚集直 至 明 显 的硼 相析 出 ， 黄硼 区宽度与冷却速 度 的平 方根成反 比， 它的温 度 关 系与 平 衡晶 界偏 聚 的 予言 相 反 ， 随 淬火温 度 升 高 ， 晶界偏 聚程 度与黄 硼 区宽度 增加 。 试 验论 证 了 ， 淬火 硼 钢 中硼 向 奥 氏体 晶 界 的偏聚 ， 与平 衡 晶 界 偏聚 有 明 显 区 别 ， 它是 在冷却 过 程 中发 生的一 种 非平衡 的晶界 偏聚 。 一 、 序 、 曰 微 量 硼能显 著地 提 高 结构钢 的 淬透 性 ， 这 与 硼原 子 在晶 界的偏 聚密切 相 关 。 然 而 ， 对于 珊原子 向晶 界偏 聚 的机 制 ， 它 的发 生 、 发 展 的规 律 ， 长 期 以 来并 未 弄 清 。 正 是 由 厂这 个基本 规律不清 ， 因此 对 含硼钢 生 产 中出现的许多问题未能很 好 地 认 识和解决 。 关于硼在 晶界 的偏 聚 及其 对 淬透 性的影响 ， 多数人 认 为 ， 硼是一 个强烈 的表 面活性 元 素 ， 高温下它偏 聚在奥 氏 体晶界上 内吸 附 ， 降低 了晶界能 ， 从而使 铁 素体 或 贝茵体 成核速率下降 ‘ 一 “ 枯 按照这种 看法 ， 硼 在 晶界的 偏聚是 在一 定 加热 保 温 温 度下 形 成的 ， 它 的主耍推 动力是 畸变能 的降低 。 根 据热 力学 平衡 ， 这种偏聚应 符 合如 下 基本 关 系式 ‘ 〕 之 ’ ‘ 式中 是 硼原 子在 晶界和 晶 内的畸变能差 。 。 和 分别 是 硼原 子在 晶界和 晶 内的浓 度 。 为与振动嫡等有 关的常数 。 由此公 式可见 ， 这种 热 力学 平衡偏 聚的特征是 ① 在溶 质 浓 度不变时 ， 在 一定 的温度下 ， 对应 有一定 的平衡 晶界偏 聚量 。 本文 年 月 日 收到 ， 在 中国金属 学会 金属 学及 金属物理 年 学术 会 议 上 被 评 选为 优秀论 文 。 柯 俊 教授对 本 工 作 给 予 指导 。 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．02．011