《表2 18Cr-9Ni-3Cu钢不同区域元素质量分数》

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《18Cr-9Ni-3Cu钢长期服役后σ相析出行为研究》

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σ相影响元素对应的Md分别为:Fe为0.858，Ni为0.717，Cr为1.142，Mn为0.957，Si为1.900，Nb为2.117，Cu为0.615，铁基合金形成σ相的临界值为0.900，达到这一临界值，材料便会有形成σ相的倾向，且此倾向会随着的增大而增大。根据前述合金元素的百分比计算得到本合金的值为0.90，说明合金整体有生成σ相的倾向但不是很大。但是，本工作发现晶界上σ相析出尺寸较大，因此σ相析出不是偶然现象。文献[15]认为，基于d电子合金设计理论忽略了实际合金中不同区域成分偏析因素，区域不同σ相析出倾向亦不同，表2所示为不同区域的元素浓度及计算所得值。通过表2数据对比可知晶界M23C6附近区域值较高，σ相倾向趋势较大，此结论与显微组织观测结果一致。18Cr-9Ni-3Cu钢在服役初期晶界上会析出M23C6型碳化物，此过程中晶内的合金元素通过体扩散或短程扩散等向M23C6相区域迁移，使得该区域值升高，超过临界值后σ相在M23C6相周边晶界上形核并长大。此外，σ相长大消耗了附近区域的合金元素，使得M23C6相长大受阻，以颗粒状形态存在。