2.25Cr-1Mo钢后续热处理中的磷偏聚行为.pdf

２０１４年１Ｏ月—第１Ｏ期第５９６４页材料工ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ程Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ０ｃｔｏｂｅｒ２０１４—Ｎｏ．１０ＰＰ．５９６４２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢后续热处理中的磷偏聚行为ＳｅｇｒｅｇａｔｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＰｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｏｒ２．２５Ｃｒ一１ＭｏＳｔｅｅｌａｔＳｕｂｓｅｑｕｅｎｔＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔＰｒｏｃｅｓｓ张喜亮，刘涛，崔国华，周昌玉。，刘争，张维（１河北工程大学装备制造学院，河北邯郸０５６０３８；２南京工业大学机械与动力工程学院，南京２１０００９）——ＺＨＡＮＧＸｉｌｉａｎｇ，ＬＩＵＴａｏ，ＣＵＩＧｕｏｈｕａ，—ＺＨＯＵＣｈａｎｇｙｕ，ＬＩＵＺｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＷｅｉ（１ＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｄａｎ０５６０３８，Ｈｅｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ；２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＴｅｃｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００９，Ｃｈｉｎａ）摘要：根据溶质晶界偏聚理论和原子扩散原理研究了２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢服役１２年后磷晶界偏聚行为及脱脆处理工艺。采用俄歇电子能谱实验对溶质原子的晶界偏聚程度进行了测试分析。结果表明：对于已脆化的２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢，存在临界脆化温度，且脆化程度越高，临界脆化温度越低；高于临界脆化温度数小时的保温即可消除脆化现象，即２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢的脱脆速率远大于脆化速率。关键词：脱脆；２．２５Ｃｒ－１Ｍｏ钢；晶界偏聚；磷—ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１４．１０．０１１中图分类号：ＴＧ１ｌ１．２文献标识码：Ａ———文章编号：１００１４３８１（２０１４）１０００５９０６—Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｄｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒ——２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌｓｅｒｖｅｄ１２ｙｅａｒｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｅｒｍｓｏｆｔｈｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎａｎｄａｔｏｍｉｃｄｉｆｆｕｓｉｏｎｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｄｅｇｒｅｅｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｗａｓｔｅｓｔｅｄｂｙｖｉｒｔｕｅｏｆＡｕｇｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｏ—２．２５Ｃｒ一１ＭｏｓｔｅｅＩｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄ。ａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｌｌｄｅｃｒｅａｓｅａｓｔｈｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｄｅｇｒｅｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ。ｔｈｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｃａｎｒｅｓｔｏｒｅｔｏｉｔｓｏｒｉｇｉｎａｌｓｔａｔｅｉｎａｆｅｗ——ｈｏｕｒｓａｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｔｈａｔｉｓ，ｄｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｒａｔｅｉＳｍｕｃｈｆａｓｔｅｒｔｈａｎｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｒａｔｅｆｏｒ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅ１．—Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄ；２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌ；ｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ；ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ低合金结构钢具有较高强度和抗氧化性以及良好的焊接性而广泛应用于压力容器、热电站锅炉、汽车、核能和飞机发动机金属构件等场合，然而，该钢在高温条件下长期工作时，其中的某些微量合金元素或杂质元素会偏聚到晶界处导致材料变脆，即出现回火脆性现象口］。合金元素在晶界上的偏聚对工程材料的力学性能有着深刻的影响，多年来一直备受冶金和材料学者的关注＿４ｊ。研究者们在实验过程中发现，对于已脆化一定程度的材质，在后续热处理过程中难以进一步脆化甚至发生脱脆现象，如Ｄｏｕｅｅｔｌ＿７将已脆化的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢进行步冷实验企图获得进一步的脆化，但未取得成功。谈金祝和黄文龙］对运行５年的加氢反应器随炉试样进行回火处理，结果不但没有达到预期目标，反而使材料发生脱脆。这些现象目前仍未得到合理的解释，本工作以运行１２年加氢反应器随炉试样２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢作为研究对象，对晶界偏聚理论进行深化和扩展，并结合俄歇电子能谱分析方法从机理上对这一问题进行分析，揭示２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢材质脆化和脱脆的本质。１２．２５Ｃｒ－ｌＭｏ钢材质脆化及脱脆机理合金材料２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢的回火脆化是由于Ｐ，６Ｏ材料工程２０１４年１Ｏ期Ａｓ，Ｓｂ，Ｓｎ等杂质原子在晶界偏聚所致，其中Ｐ原子的晶界偏聚是引起回火脆化的主要因素ｌ９。２Ｏ世纪５Ｏ年代，Ｍｃｌｅａｎ借助统计热力学理论给出了晶界偏聚热力学与动力学公式：ｒ、一ＡＣｇｅｘｐ（ＡＧ／ｋＴ）ｒ１、一¨一一ｐｃｃａ一（２）（３）式中：Ｃ为Ｐ原子在晶内的平均浓度，用原子分数表示（）；Ａ为常数；ｋ为波尔兹曼常数（Ｊ・Ｋ）；Ｔ为绝对温度（Ｋ）；ＡＧ为偏聚自由能（ｋＪ／ｍｏ１）；Ｃｂ（￡）为Ｐ原子在ｒ时间内的晶界浓度（％）；Ｃ为Ｐ原子在达到平衡时的晶界浓度（）；Ｃ。为Ｐ原子在初始状态时的晶界浓度（９／６）；Ｄ。为Ｐ原子的扩散系数（ｍ・ｓ）；为富集比；ｄ为晶界宽度（ｍ）；ｅｒｆｃ为补余误差函数，由下式决定：——２＿：ｅｒｆｃ（）一１一ｆｅｘｐ（一。）ｄ（４）√丁【根据平衡晶界偏聚理论，首先计算不同温度不同运行时间下磷原子的晶界偏聚量，然后以时间为横坐标，磷原子的晶界偏聚量为纵坐标，把不同温度下的相同偏聚量用曲线连接起来即可获得磷的等晶界偏聚量曲线。本工作以随加氢反应器一起运行的试样２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢为研究对象，其化学成分如表１所示，计算求得的等晶界偏聚量曲线见图１，所需参数见表２。表１２．２５Ｃｒ－ｌＭｏ钢化学成分（质量分数／％）ＴａｂｌｅｌＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌ（ｍａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／）Ｔｉｍｅ／ｈ图１２．２５Ｃｒ～１Ｍｏ钢中磷的等晶界偏聚量曲线Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｓａｍｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉ０ｎＣＵｒｖｅｉｎ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌ图１中每条Ｃ形曲线上，Ｐ原子晶界偏聚浓度大小相等，即材料的脆化程度相同。图１中ａ～ｇ曲线所代表的磷原子晶界偏聚浓度值大小如表３所示。根据图１中的曲线关系及表３中的数据可知：对任一时间，每条等脆化曲线可有两个相应的温度，即与Ｃ曲线下端斜线相交温度和上端平坦线相交温度。后者表示该温度下Ｐ原子在晶界上的偏聚量趋于饱和，材料不会进一步加深脆化；当后续热处理温度超过当前饱和偏聚量下的温度，等温脆化曲线左移，Ｐ原子的晶界偏聚浓度降低，材质表现为脱脆；当后续热处理温度低于当前饱和偏聚量下的温度时，等温脆化曲线表２理论计算参数１２，１３３Ｔａｂｌｅ２Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ［。・表３原子Ｐ晶界偏聚量（原子分数／％）Ｔａｂｌｅ３ＴｈｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｅｌｅｍｅｎｔＰ（ａｔｏｍｆｒａｃｔｉｏｎ／）ａｂｃｄｅｆｇ３．１２５．１６７．１８８．８５１１．１ｌ１３．００１４．８６右移，Ｐ原子的晶界偏聚浓度增大，材质表现为进一步脆化；本文定义每条等脆化曲线的上端平坦线对应的“”温度为此脆化度下的临界脆化温度。２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢的每一脆化度都有一临界脆化温度与之对应，以图１中的曲线ｄ为例，其对应的临界脆化温度为丁，则在后续热处理过程中，若该热处理的温度高于，此热处理过程为脱脆过程，反之为脆化过程。利用公式（１）和公式（２）求取不同温度下Ｐ原子的晶界偏聚量及各温度下Ｐ原子最大平衡晶界偏聚∞Ｕ。＼三ＢＪ鳘昌第１０期２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢后续热处理中的磷偏聚行为６１量与运行温度关系，结果如图２所示，其中Ｂ曲线表示Ｐ原子晶界最大偏聚浓度与运行温度之间的关系，Ｃ曲线为Ｐ原子达到最大晶界偏聚浓度９９．９９９的时间与运行温度的关系。由Ｂ曲线可知，在回火温度范围内，对于任一温度，都有一个最大Ｐ原子晶界偏聚浓度与之对应，且温度越高，达到平衡时Ｐ原子晶界偏聚量越低；Ｃ曲线表明温度越高，偏聚速率越快，即达到最大品界偏聚量的时间越短。根据Ｂ曲线可以求取任意脆化度下的临界脆化温度，对于运行１２年的加氢反应器母材２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢而言，前期的实验结果表明Ｐ原子晶界偏聚浓度为１４．８６＿】，由图２℃可知，其临界脆化温度为５０５，此结果已被作者前期Ⅲ的实验所证实ｊ州。０崔、ｌ量０＝暮ｊ０Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｋ图２Ｐ原子平衡晶界偏聚量、平衡时间与运行温度的关系Ｆｉｇ．２Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ－ｕｓｓａｔｕｒａｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｈｏｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ２已脆化２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢的脱脆模型为获得杂质原子Ｐ晶界反偏聚量与时问的关系，本文进行如下假设：由于晶粒尺寸远大于晶界尺寸，因而假设晶粒为一个半无限大固体，晶界为一个有限大固体，如图３所示；假设原子Ｐ由晶界向晶内扩散时，其扩散系数不随晶界及晶内杂质浓度的变化而变化；假设原子Ｐ的扩散系数不受其他元素的影响，即不考虑钢中合金元素或其他杂质对Ｐ原子的影响；杂质原子Ｐ在晶内的平均浓度不随晶界上杂质的偏聚而变化。由Ｆｉｃｋ第一定律和第二定律：ａＣ—Ｄ等（５）ａｆ～ｒ…式中：Ｄ是原子Ｐ的扩散系数；Ｃ为原子Ｐ在晶界上的浓度。根据物质守恒定律：单位时间内通过单位晶界面积的杂质原子的量等于该杂质原子在晶界内的减少●ｌｎｔｒａｇｒａｎｕｌａｒＧｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙ０图３杂质原子Ｐ由晶界向晶内偏析模型Ｆｉｇ．３ＭｏｄｅｌｆｏｒｓｅｇｒｅｇａｔｅｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙＰｆｒｏｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｔｏｉｎｔｒａｃｒｙｓｔａｌ】ｉｎｅ量，即：ＥＤ（ａＣ（ｔ）／ａｘ）￣一。一要［ａｃｇｂ（ｆ）／ａ￡］（６）“”式中：ｄ为晶界宽度；１／２的含义为晶界内的原子Ｐ是向晶界两侧晶粒内扩散的。在晶粒与晶界交接面上（ｚ一０），原子Ｐ的浓度Ｃ（）为：［ｃ（￡）］一一（７）为解偏微分方程式（５）和式（６），引用拉普拉斯变换，令：一ｒ——ＣＩｅＣｄｔ（８）｛式中Ｐ为拉普拉斯变换参数，且足够大能保证积分收敛。则式（５）转换为：磐一ｑｃ８ｘ＝＝＝一Ｄ２。—ｃＭｅ＋式（９）和式（１０）中，ｑ一ｐ／Ｄ。，Ｍ为积分常数。拉斯变换，将（６）式变换为：Ｄｐ（ａｃ。一（户一Ｃｇｂｏ）将式（１０）代人式（１１）得：（９）（１０）按拉普Ｍ一将（１２）式代入（１０）式得到：一ｄＣａｂｏ－－ａｄＣｇ２ｑＤＤ＋Ｐ（１３）ｐ＋ｑ。”按拉普拉斯转换表］，对（１３）式转换，其中（８）式中Ｃ为：—ｃｃ＋（譬一ｃ）ｅｘｐ（ａｄ＋４Ｄｐｔａａ）ｅｒｆｃａ（２Ｄ￣Ｄ．７＋—一）（１４）口２￣／Ｄ。ｔ当一０时，（１４）式经变换得到原子Ｐ晶界反偏一。ｎ古寸。＿。一。６２材料工程２０１４年１０期聚量与运行时间的关系式：进行计算模拟，所需参数见表２，其中Ｃ曲。取１４．８６，ｃｃｃ等一融Ｘ１０表－Ｉ喜蔷言ａｃ［唧ｃ…２￣／Ｄｔ，ｔ］帅胭。。式中：Ｃ（￡）为原子Ｐ在ｔ时间内晶界浓度；Ｃｇｂ。为已脆化材质在保温前Ｐ原子的晶界偏聚浓度；Ｃ为原子Ｐ初始晶内浓度。３２．２５Ｃｒ－ｌＭｏ钢脱脆模型的实验验证３．１实验以随加氢反应器运行１２年的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢作为实验材料，经设计切割共分成５组，编号分别为Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５；脱脆热处理实验：由图２计算可知，运℃行１２年的试样其临界脆化温度为５０５，根据本文理论，高于此温度的后续热处理为脱脆过程，且温度越高，脱脆速率越快。经综合考虑，本文选择的脱脆温度℃为５３８，试样Ｔ１～Ｔ５保温时间分别为０．５，５，１０，℃３０，６０ｈ。具体的热处理实验过程为：首先以５Ｏ／ｈ℃—从室温加热到５３８，保温ｔ小时后空冷至室温；Ａｕｇｅｒ电子能谱实验：脱脆处理后的试样加工成标准俄歇试样．在俄歇装置内液氮冷却１ｈ后打断，取沿晶断口ｌ２～１５点测量Ｐ原子晶界浓度，其平均值作为实验—结果。Ａｕｇｅｒ电子能谱实验是在ＰＥＲＫＩＮＥＬＥＭＥＲＰＨ１５９５装置内完成的。３．２实验结果分析应用本文推导的脱脆模型（１５）式对上述实验过程表４理论计算与实验结果Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ图４运行１２年的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢Ｐ原子晶界偏聚浓度的理论计算与实验结果关系Ｆｉｇ．４Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓｏｆｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｆｏｒ２．２５Ｃｒ－１Ｍｏｓｔｅｅｌｓｅｒｖｅｄｆｏｒ１２ｙｅａｒｓＫｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙ／ｅＶＫｉｎｅｔｉｃｅｎｅｒｇｙ／ｅＶ图５试样Ｔ１（ａ）和Ｔ２（ｂ）的Ａｕｇｅｒ电子能谱图Ｆｉｇ．５ＡｕｇｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎＴ１（ａ）ａｎｄＴ２（ｂ）根据表４和图４，对于运行１２年的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢，在５３８￣Ｃ下分别保温ｏ．５，５，ｌＯ，３０，６０ｈ后，Ｐ原子的晶界浓度由１４．８６分别降低至３．５８，３．２７，２．４３，１．３４％，１．１３％，推导模型计算结果与实验结果除第一点其余皆较为吻合，误差分别为８７．７，８．５６，５．３４，１５．６７％，９．７３。第一点误差较大的原因：根据图４，对于运行１２年的加氢反应器母材，在５３８￣Ｃ下进行脱脆处理，随着保温时间的增加，晶界上第１０期２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢后续热处理中的磷偏聚行为６３图６俄歇试样的断口形貌Ｆｉｇ．６ＦｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｏｒＡｕｇｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒａｓｐｅｃｉｍｅｎｓＰ原子的浓度不断降低，在脱脆过程中的前３ｈ，Ｐ原子反偏聚速率较大，即晶界上Ｐ原子的浓度急剧降低，特别是在脱脆过程中的前ｌｈ，晶界上原子Ｐ的浓度会随着保温时间的小幅度波动而产生较大的变化℃值。脱脆过程中需要从室温升温至５３８，升温阶段需１０ｈ左右，然后再保温，对于Ｔ１组试样，由于其保温时间较短，且落在了反偏聚速率最快的阶段，因此该点上理论计算的结果与实验结果误差较大。４讨论本工作利用平衡品界偏聚理论计算了加氢反应器—母材２．２５ＣｒＭｏ钢在服役条件下Ｐ原子晶界偏聚量并通过实验进行验证，利用推导的脱脆模型对服役１２—年的２．２５ＣｒＭｏ钢在后续热处理过程中Ｐ原子晶界偏聚情况进行预测，结果如图７所示。Ａｇｉｎｇｔｉｍｅ｜ｈ图７运行１２年加氢反应器母材２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢脆化与脱脆过程—Ｆｉｇ．７Ｔｈｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄａｎｄｄｅｅｍｂｒｉｔｔｌｅｄｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒ２．２５Ｃｒ－１Ｍｏｓｔｅｅｌａｆｔｅｒ１２ｙｅａｒｓ由图７可见，服役１２年的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢，高于其临界脆化温度的后续热处理，原子Ｐ在晶界上的浓度降低，材质发生脱脆，随着保温时间的延长，脱脆程度逐渐增大；在脱脆初期，原子Ｐ在晶界的浓度降低速率较快，而随着时间的延长逐渐趋于平缓。此外，由图７还可知，高于临界脆化温度的后续热处理，随着保温温度的提高，Ｐ原子由晶界向晶内偏聚的速率越快，即在相同的时间内温度提高脱脆程度越大；与脆化过程相比，材质的脱脆速率远大于脆化速率，对于运行℃１２年的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢，在５３８下保温５ｈ（高于其临界脆化温度），Ｐ原子的晶界浓度由１４．８６降低至℃２．９９％，降低量达７９．８９／６。而在６３０下保温２ｈ，Ｐ原子的晶界浓度降低至１．２７，从材质脆化角度分析，基本恢复到使用前的状态，这一结果可为２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢的延寿技术提供一定的理论支撑。５结论（１）已脆化的２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢存在临界脆化温度，高于此温度的后续热处理为脱脆过程，反之为脆化过程。（２）随２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢脆化程度的增大，其等脆化曲线逐渐向低温长时间方向移动，服役１２年２．２５Ｃｒ一℃１Ｍｏ钢的临界脆化温度为５０５。—（３）已脆化的２．２５ＣｒｌＭｏ钢，后续热处理温度越高（该温度高于临界脆化温度），脱脆程度越大，所需的脱脆时间越短；在脱脆初期，Ｐ原子在晶界的浓度降低速率较快，而随着时间的延长逐渐趋于平缓。（４）２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢的脱脆速率远大于脆化速率，以随加氢反应器运行１２年的试块为例，高于临界脆化温度数小时的保温即可消除脆化现象，这为将来延寿技术提供了一定的理论支撑。参考文献—［１］ＥＮ（）ＭＯＴＯＭ，ＭＡＲＵＹＡＭＡＮ，ｗｕＫＭ，ｅｔａ１．Ａｌｌｏｙｉｎｇｅｌ——ｅｍｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｔａｕｓｔｅｎｉｔｅｂｏｕｎｄａｒｉｅｓｂｅｌｏｗｔｈｅｔｉｍｅ－ｔｅｍ－——ｐｅｒａｔｕｒｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｂａｙｉｎａｎＦｅＣＭｏａｌｌｏｙ［ＪＪ．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡ，２００３，３４３（２）：１５１一ｌ５７．［２］ＳＯＮＧＳＨ，ＷＥＮＧＬＱ．ＡｎＦＥＧＳＴＥＭｓｔｕｄｙｏｆｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｄｕｒｉｎｇｑｕｅｎｃｈｉｎｇｉｎａ２．２５Ｃ￣１ＭｏｓｔｅｅｌＥＪ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００５，２１（４）：４４５４５０．［３］袁泽喜，万涛．刘静．中温大变形量下磷在２．２５Ｃｒ－ｌＭｏ钢中的晶—界偏聚［Ｊ］．武汉科技大学学报：自然科学版，２００８，３ｌ（３）：２９９３０３．ＹＵＡＮＺｅｘｉ，ＷＡＮＴａｏ，ＩＡＵＪｉｎｇ．Ｍｏｄｅｒａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄ——ｇｒｅａｔｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓ，ｐｈｏｒｕｓｉｎ２．２５ＣｒｌＭｏｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ，２００８，３１（３）：—２９９３０３．［４］王晓．王作成．王协彬，等．亚温淬火对硼镍添加含铌低合金高强—度Ｈ型钢组织性能的影响［Ｊ］．材料工程，２ｏ１２，（３）：２２２７．６４材料工程２０１４年１Ｏ期——ＷＡＮＧＸｉａｏ，ＷＡＮＧＺｕｏｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧＸｉｅｂｉｎ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔ—ｏｆｓｕｂｃｒｉｔｉｃａｌｑｕｅｎｃｈｉｎｇｏｎｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐ———ｅｒｔｉｅｓｏｆｂｏｒｏｎｎｉｃｋｅｌａｄｄｅｄＮｂｔｒｅａｔｅｄＨＳＬＡＨｂｅａｍ［Ｊ］．Ｊｏｕｒ—ｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１２，（３）：２２２７．Ｅ５］赵红霞，黄旭，王宝，等．热处理对Ｔｉ一３５Ｖ一１５Ｃｒ－０．１５Ｓｉ一０．０５Ｃ—合金热稳定性能的影响［Ｊ］．材料工程，２０１３，（７）：７３７７．—ＺＨＡＯＨｏｎｇｘｉａ，ＨＵＡＮＧＸｕ，ＷＡＮＧＢａｏ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆ—ｈｅａｔ－。ｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｐｅｒ－ｔｉｅｓｏｆＴｉ一３５Ｖ一１５Ｃｒ－０．１５Ｓｉ一０．０５Ｃｔｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ—ＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１３，（７）：７３７７．———［６］ＳＯＮＧＳＨ，ｗｕＪ，ＷＡＮＧＤＹ，ｅｔａ１．ＳｔｒｅｓｓｉｎｄｕｃｅｄｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓｉｎａＣｒ－Ｍｏｌｏｗａｌｌｏｙｓｔｅｅｌ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ：Ａ，２００６，４３０（１）：３２Ｏ一３２５．［７３ＤＯＵＣＥＴＡＢ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｅｒｖｉｃｅｅｘｐｏｓｕｒｅｏｆ２１／４ＣＲｐｒｅｓｓｕｒｅ——ｖｅｓｓｅｌｓｔｅｅｌｉｎａｈｅａｖｙｏｉｌｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｅｒ［Ａ］．ＦｉｒｎｅｓｓｉｎＳｅｒｖｉｃｅａｎｄＤｅｃｉｓｉｏｎｓｆｏｒＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｃ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：—ＡＳＭＥ。１９９５．４０７４１２．［８］谈金祝，黄文龙．步冷试验法预测２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢回火脆性［Ｊ］．—南京化工大学学报，１９９８，２０（１２）：１７２Ｏ．—ＴＡＮＪＺ，ＨＵＡＮＧＷＬ．Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｔｅｐｃｏｏｌｉｎｇｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｅｍｐｅｒｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ—ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９８，２０（１２）：１７２Ｏ．［９３吴平，贺信莱，于栋友，等．晶界非平衡偏聚的发生与发展过程—口］．金属学报，２００２，３８（１）：６１０．——ＷＵＰｉｎｇ，ＨＥＸｉｎ－ｌａｉ，ＹＵＤｏｎｇ－ｙｏｕ，ｅｔａ１．Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｂｏｒｏｎｏｎｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓ［Ｊ］．Ａｃｔａ—ＭｅｔａｌｌｕｒＧｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００２，３８（１）：６１０．￣１０３陈贤淼，宋申华．高温塑性变形引起的Ｐ非平衡晶界偏聚［Ｊ］．物理学报，２００９，５８（１）：７２～７６．———ＣＨＥＮＸｉａｎｍｉａｏ，ＳＯＮＧＳｈｅｎｈｕａ．Ｎｏｎｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓｄｕｒｉｎｇｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ—ｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ口］．ＡｃｔａＰｈｙｓｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００９，５８（１）：７２７６．［１１３ＭＣＬＥＡＮＤ，ＧｒａｉｎＢｏｕｎｄａｒｉｅｓｉｎＭｅｔａｌｓ［Ｍ］．Ｌｏｎｄｏｎ：ＯｘｆｏｒｄＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，１９５７．［１２］张喜亮，周昌玉，张国栋．基于平衡晶界偏聚理论的步冷实验脆—化机理研究［Ｊ］．材料热处理学报，２００８，２９（１）：１６７１７０．———ＺＨＡＮＧＸｉｌｉａｎｇ，ＺＨＯＵＣｈａｎｇｙｕ，ＺＨＡＮＧＧｕｏｄｏｎｇ．Ｓｔｕｄｙ—ｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｅｍｐｅｒｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒｓｔｅｐｃｏｏｌｉｎｇｔｅｓｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ，２００８，２９—（１）：１６７１７０．［１３］李庆芬，李莉，金国，等．磷的非平衡晶界偏聚恒温动力学实验及—计算研究［Ｊ］．哈尔滨工程大学学报，２００４，２５（２）：１４１１４６．——Ｉ１Ｑｉｎｇｆｅｎ，ＬＩＬｉ，ＪＩＮＧｕｏ，ｅｔａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｎｏｎ—ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍａｌｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆ—ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉ—ｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００４，２５（２）：１４１１４６．［１４］谈金祝．Ａｕｇｅｒ电子能谱分析方法及其在２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢回火脆—性中的应用［Ｊ］．南京工业大学学报，２００３，２５（１）：７３７６．—ＴＡＮＪｉｎｚｈｕ．Ｍｅｔｈｏｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｓｆｏｒｔｅｍｐｅｒｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｏｆ２．２５Ｃｒ一１Ｍｏｓｔｅｅｌｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，２５—（１）：７３７６．［１５］张喜亮，周昌玉．２．２５Ｃｒ一１Ｍｏ钢基于平衡晶界偏聚理论的连续—脆化机理研究［Ｊ］．材料热处理学报，２００９，３０（４）：１９４１９７．———ＺＨＡＮＧＸｉｌｉａｎｇ，ＺＨＯＵＣｈａｎｇｙｕ．Ｓｔｕｄｙｏｎｆｕｒｔｈｅｒｅｍｂｒｉｔ—ｔｌｅｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎ２．２５Ｃｒ－１Ｍｏｓｔｅｅｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆｅｑｕｉ—ｌｉｂｒｉｕｍｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＭａｔｅｒｉ—ａｌｓａｎｄＨｅａｔＴｒｅａｔｍｅｎｔ，２００９，３０（４）：１９４１９７．—［１６］ＺＨＡＮＧＸＬ，ＺＨＯＵＣＹ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｅｍｂｒｉｔｄｅｍｅｎｔａｎｄｄｅ－ｅｍｂｒｉｔｔｌｅｍｅｎｔｆｏｒ２．２５Ｃｒ１Ｍｏｓｔｅｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ—ｏｆＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０１１，１８（３）：４７５１．—［１７］ＣＲＡＮＫＪ．ＴｈｅＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓｏｆＤｉｆｆｕｓｉｏｎ［Ｍ］．Ｏｘｆｏｒｄｓ：ＣｌａｒｅｎｄｏｎＰｒｅｓｓ，１９５６．［１８］ＣＡＲＳＡＷＨＳ．ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆＨｅａｔｉｎＳｏｌｉｄｓ［Ｍ］．Ｏｘｆｏｒｄｓ：ＣｌａｒｅｎｄｏｎＰｒｅｓｓ。１９５９．基金项目：国家自然科学基金资助项目（５Ｉ１７５１４３）；河北省教育厅青年基金项目（ＱＮ２０１３１１０４）；邯郸市科技局科技支撑项目（１３２１１２００８２）————收稿日期：２０１３０７１８；修订日期：２０１４０２２５通讯作者：张喜亮（１９８３一），男，博士，讲师，硕士生导师，主要从事高温合金材质脆化及失效机理的研究，联系地址：河北省邯郸市光明南大——街１９９号河北工程大学装备制造学院（０５６０３８），Ｅｍａｉｌ：ｘｌｚｈａｎｇ＠ｈｅｂｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．ｃｏｒｎ