赵霞等：铁/镍基奥氏体多晶合金晶界弯曲研究进展 1325 Wavelength() 越长，但这对振幅影响不明显.冷速是控冷热处理 的关键，采用不同冷速会造成组织上的明显差异， 对晶界的弯曲程度产生不同的影响.文献[12]的 研究表明，冷速越快，弯曲晶界的振幅和波长越 Amplitude(4) 小，而文献[3]则发现，提高冷速会增大波长、降低 振幅，如表3所示.表4是控冷后直接进行等温时 图1弯曲品界示意图 Fig.1 Schematic of the wavelength and amplitude of a serrated grain 效处理对弯曲晶界的影响，合金控冷至适当温度 boundary 等温处理能够在一定程度上提高晶界的弯曲程 度，但是等温处理的温度不宜太高.可见，目前虽 示.在合金冷却前为了充分溶解晶界析出相、促 然能够通过控冷方法获得弯曲晶界，但仍缺乏弯 进弯曲晶界形成，控冷热处理的固溶阶段一般温 曲晶界形成的动力学数据，也没有系统地研究固 度较高或时间较长.表2表明，当固溶温度较低 溶温度、固溶时间、冷却速率、时效温度及时效时 时，合金晶界为平直形态：随着固溶温度的升高， 间等热处理参数对弯曲品界形成的影响规律及作 弯曲晶界逐渐形成，且温度越高，弯曲晶界的波长 用机制，这限制了弯曲晶界形态的有效、准确调控 表1标准热处理和控冷热处理对品界弯曲的影响 Table 1 Effects of standard and controlled-cooling heat treatments on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment type Heat treatment regime Grain boundary type Reference Standard 1050℃×1h+WQ.760℃×50h+WQ Flat AIS1304 1050℃×1h+4℃min→760℃×50h+WQ [14 Controlled cooling Serrated Standard 1150℃×30min+WQ.800℃×8h+AC Flat Nimonic263 Controlled cooling 1150℃×5min+10℃min-1→800℃×8h+AC [15] Serrated AISI316 Standard 1050℃×1h+WQ,760℃×1h+WQ Flat (The mass fraction of [16 carbon is 0.044) Controlled cooling 1050℃×1h+FC→760℃×1h+WQ Serrated Standard 1090℃×1h+WQ.850℃×4h+WQ Flat In718 1090℃×1htFC→850℃×4h+WQ [17 Controlled cooling Serrated Standard 1250℃×5h+AC.1000℃×5h+AC.950℃×10h+AC Flat GH151 [18] Controlled cooling 1250℃×5h+0.5℃min1-→1070℃×4h+AC Serrated Note:WQ refers to water quenching,AC refers to air cooling and FC refers to furnace cooling 表2固溶制度对品界弯曲的影响 Table 2 Effect of solution heat treatment on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/um Average wavelength/um Reference 1100℃×2h+0.25℃min1→900℃+WQ Flat 一 一 1140℃×2h+0.25℃min-1→900℃+WQ Serrated 0.92 24.54 1120℃×2h+3℃min'→900℃+WQ Serrated 0.75 21.6 In600 1140℃x2h+3℃min→900℃+WQ Serrated 0.77 23.8 [12] 1000℃×2h+12℃min'→900℃+WQ Flat 一 一 1100℃×2h+12℃min-→900℃+WQ Serrated 0.64 19.02 1140℃×2h+12℃min→+900℃+WQ Serrated 0.58 23.44 1200℃×5min+5℃min-一→800℃+wQ Flat Ni-20Cr 1250℃×5min+5℃min→800℃+WQ [19 Serrated 值得注意的是，控冷工艺虽然能够形成弯曲 慢的冷速往往会导致合金第二相尺寸严重粗化， 晶界提高合金晶界强度、改善合金高温塑性，但缓 弱化晶内组织，反而降低材料强度，使弯曲晶界的示. 在合金冷却前为了充分溶解晶界析出相、促 进弯曲晶界形成，控冷热处理的固溶阶段一般温 度较高或时间较长. 表 2 表明，当固溶温度较低 时，合金晶界为平直形态；随着固溶温度的升高， 弯曲晶界逐渐形成，且温度越高，弯曲晶界的波长 越长，但这对振幅影响不明显. 冷速是控冷热处理 的关键，采用不同冷速会造成组织上的明显差异， 对晶界的弯曲程度产生不同的影响. 文献 [12] 的 研究表明，冷速越快，弯曲晶界的振幅和波长越 小，而文献 [3] 则发现，提高冷速会增大波长、降低 振幅，如表 3 所示. 表 4 是控冷后直接进行等温时 效处理对弯曲晶界的影响，合金控冷至适当温度 等温处理能够在一定程度上提高晶界的弯曲程 度，但是等温处理的温度不宜太高. 可见，目前虽 然能够通过控冷方法获得弯曲晶界，但仍缺乏弯 曲晶界形成的动力学数据，也没有系统地研究固 溶温度、固溶时间、冷却速率、时效温度及时效时 间等热处理参数对弯曲晶界形成的影响规律及作 用机制，这限制了弯曲晶界形态的有效、准确调控. 表 1 标准热处理和控冷热处理对晶界弯曲的影响 Table 1   Effects of standard and controlled-cooling heat treatments on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment type Heat treatment regime Grain boundary type Reference AISI304 Standard 1050 ℃×1 h+WQ，760 ℃×50 h+WQ Flat [14] Controlled cooling 1050 ℃×1 h+4 ℃·min−1→760 ℃×50 h+WQ Serrated Nimonic263 Standard 1150 ℃×30 min+WQ，800 ℃×8 h+AC Flat [15] Controlled cooling 1150 ℃×5 min+10 ℃·min−1→800 ℃×8 h+AC Serrated AISI316 Standard 1050 ℃×1 h+WQ，760 ℃×1 h+WQ Flat (The mass fraction of [16] carbon is 0.044) Controlled cooling 1050 ℃×1 h+FC→760 ℃×1 h+WQ Serrated In718 Standard 1090 ℃×1 h+WQ，850 ℃×4 h+WQ Flat [17] Controlled cooling 1090 ℃×1 h+FC→850 ℃×4 h+WQ Serrated GH151 Standard 1250 ℃×5 h+AC，1000 ℃×5 h+AC，950 ℃×10 h+AC Flat [18] Controlled cooling 1250 ℃×5 h+0.5 ℃·min−1→1070 ℃×4 h+AC Serrated Note: WQ refers to water quenching, AC refers to air cooling and FC refers to furnace cooling. 表 2 固溶制度对晶界弯曲的影响 Table 2   Effect of solution heat treatment on the serration of grain boundary Alloy Heat treatment regime Grain boundary type Average amplitude/μm Average wavelength/μm Reference In600 1100 ℃×2 h+0.25 ℃·min−1→900 ℃+WQ Flat — — [12] 1140 ℃×2 h+0.25 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.92 24.54 1120 ℃×2 h+3 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.75 21.6 1140 ℃×2 h+3 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.77 23.8 1000 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Flat — — 1100 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.64 19.02 1140 ℃×2 h+12 ℃·min−1→900 ℃+WQ Serrated 0.58 23.44 Ni−20Cr 1200 ℃×5 min+5 ℃·min−1→800 ℃+WQ Flat — — [19] 1250 ℃×5 min+5 ℃·min−1→800 ℃+WQ Serrated — — 值得注意的是，控冷工艺虽然能够形成弯曲 晶界提高合金晶界强度、改善合金高温塑性，但缓 慢的冷速往往会导致合金第二相尺寸严重粗化， 弱化晶内组织，反而降低材料强度，使弯曲晶界的 Wavelength(λ) Amplitude(A) 图 1    弯曲晶界示意图[1] Fig.1     Schematic  of  the  wavelength  and  amplitude  of  a  serrated  grain boundary[1] 赵    霞等： 铁/镍基奥氏体多晶合金晶界弯曲研究进展 · 1325 ·