Nb的非平衡晶界偏聚动力学模拟与实验研究

吕俊南，魏然，王红鸿，吴开明

耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室冶金工业过程系统科学湖北省重点实验室国际钢铁研究院高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心

摘 要：Nb是现代高性能钢铁材料中重要的微合金化元素,其在晶界有强偏聚特性。采用3种Nb-空位复合体扩散系数分别对非平衡晶界偏聚进行拟合,根据铁-铌二元合金中Nb在晶界偏聚实验的EPMA测量结果筛选出最终的复合体扩散系数,并据此讨论了低温恒温温度,基体Nb含量,原奥氏体晶粒尺寸对非平衡晶界偏聚动力学的影响,得出了最符合实验结果的铌-空位复合体扩散系数公式。结果表明,在1 000℃恒温过程,Nb非平衡晶界偏聚的临界时间在15 min左右,临界时间常数为6.57×10⁵。从1 200℃固溶态冷却至某低温等温时,随着等温温度的升高临界时间迅速减小,Nb在晶界的最大偏聚量逐渐越小;随着基体Nb含量增加晶界Nb的最大偏聚量线性增加;随着原奥晶粒尺寸的增加临界时间逐渐增大。

关键词：Nb微合金化钢;晶界偏聚;恒温动力学;Nb-空位复合体;奥氏体;