分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 针对316L奥氏体不锈钢表面强化, 进行了低温表面渗碳实验并测量了渗后试样渗碳层内C浓度沿深度方向的分布. 建立了以“陷阱-去陷阱”质量传递机制为基础的动力学模型, 认为Cr 原子在C的扩散过程中对C原子具有陷阱作用, 利用该模型计算出渗后试样中C浓度沿渗层深度方向的分布, 并与实验结果进行比较. 结果表明, 实验测得的C浓度沿渗层深度方向的分布形状呈现凸状, 与简单Fick定律得出来的结果不同, 而基于“陷阱-去陷阱”模型得到的计算结果与实验结果符合较好, 表明陷阱作用在C扩散过程中起重要作用. Cr 原子通过对C原子陷阱作用, 降低C的扩散系数, 对实验数据拟合得到C的去陷阱激活能为165 kJ/mol. 所提出模型仅适用于未发生碳化物析出的低温渗碳, 且并未考虑扩散应力的影响.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 基于时效处理实验、微观硬度测量和Fick 第二定律, 对Cr5Mo/A302 异质焊接接头的C扩散行为进行研究, 随后对已存在200 μm脱碳层的异质焊接接头和没有脱碳层的焊态接头进行持久实验, 研究了脱碳层在不同应力水平下对接头寿命的影响. 结果表明, 随时效时间的延长, 增、脱碳现象加剧, 增、脱碳层的宽度变化均遵循抛物线型规律, 实验测量结果与Fick 第二定律拟合结果基本一致. 预先形成的脱碳层在高应力条件下, 可以成倍降低接头持久高温寿命, 导致接头发生提前断裂, 但是随着应力水平不断降低, 断裂时间不断提高, 预先形成的C扩散对接头持久寿命的影响程度不断下降, 当应力降低到接头抗拉强度的36%以下后, 其影响可以忽略. 建立了C扩散影响因子S 与应力的关系, 并确定了已存在脱碳层对高温持久寿命不产生影响的临界应力值.
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-19 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 采用OM, EPMA, XRD和IXRD 等手段, 研究了低温超饱和渗碳(low temperature colossal carburization, LTCC)工艺中CO气体浓度对316L 不锈钢表面渗碳层的微观组织、C浓度分布、表面相结构以及残余应力的影响. 基于热动力学理论建立了LTCC传质和扩散模型, 利用DICTRA软件计算了渗碳层的C浓度和活度分布, 并与实验结果进行比较. 结果表明,经LTCC工艺处理后的316L 不锈钢表面会形成高硬度的S相, 并产生压缩残余应力. 另外, 增加渗碳工艺中CO 浓度可以显著提高不锈钢表面渗碳层中的C浓度, 进而提高其硬度和压缩残余应力. 在C浓度较低时, 计算的C浓度和活度分布与实验结果吻合很好, 当C浓度较高时, 由于陷阱阵点的减少以及较大压缩残余应力的作用导致计算结果偏低.
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