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2.25Cr1Mo钢是一种以Cr、Mo为主要合金元素的低碳低合金结构钢,在高温下具有较高强度和抗氧化性,并具有良好的焊接性,因此广泛应用于电力、核能以及石油化学工业高温承压设备中,特别是电厂主蒸汽管道及热蒸汽管道的主要用材。然而,如果其长期在高温(350~600℃)和高压(0~28Mp)条件下工作,其中的某些微量合金元素或杂质元素会偏聚到晶界处,从而导致钢铁材料变脆,即会出现所谓的回火脆性现象。大量的试验研究表明,产生回火脆化的根本原因是合金钢在一定温度回火及回火后冷却或时效过程中P、Sn、Sb和As等有害元素在原奥氏体晶界处偏聚,降低了铁原子在晶界处的结合力,使其晶界成为薄弱之处。而其中磷元素是引起回火脆性的主要原因。发生回火脆性的材料,由于韧性降低,可以用一定冲击功下的转变温度或断口转变温度的上升量来定量评价回火脆化程度。由于断裂韧度的测定比较困难,通常用V型缺口Charpy试样的冲击功Ak讨论转变温度或50%断口纤维率FATT作为回火脆化的判据。本研究利用俄歇能谱仪(AES)检测了经980℃淬火后的2. 25Cr1Mo钢在650℃回火2h后,又分别在560℃时效100h、300h、500h,520℃时效300h、500h、800h及480℃时效500h、800h、1200h的钢样品中磷元素在晶界上的偏聚情况,并将得到的结果同相关资料中给出的数值进行了比较和讨论。通过计算机VB程序,用动力学模拟讨论了磷在钢中的扩散系数,验证了俄歇试验结果的合理性。最后通过系列冲击试验及其分析得到材料的韧脆转变温度,并分析了磷的偏聚对韧脆转变温度的影响。根据平衡晶界偏聚理论和偏聚动力学理论估算出试样中磷在560℃、520℃和480℃的平衡晶界偏聚量分别是18.86at.%、23.20at.%和28.75at.%,试样在560℃、520℃和480℃偏聚自由能都约为-38KJ/mol。随着时效温度的升高,磷的偏聚量逐渐减少,而在同一个时效温度下,随着时间的增加,偏聚量逐渐增加。通过夏比V型系列冲击试验可以看出,磷的晶界偏聚可以明显提高材料的韧脆转变温度,且偏聚量越大,韧脆转变温度的越高。