金属学报

作者：梁炫, 侯廷平, 张东, 谭昕暘, 吴开明

单位：1 武汉科技大学 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 武汉 430081；2 武汉科技大学 高性能钢铁材料及其应用省部共建协同创新中心 武汉 430081

关键词：铌合金钢,液析碳化物,热力学机制,第一性原理,微观偏析,凝固相变,

基金：国家自然科学基金项目(12174296, U1532268, U20A20279);湖北省重点研发计划项目(2021BAA057);湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队项目(T201903);浙江省领军型创新创业团队项目(2021R01020)

液析碳化物严重影响钢的力学性能。本工作利用SEM、TEM等手段表征和分析了液析碳化物的形貌及元素分布，研究Nb含量对中碳Nb合金化钢液析碳化物的影响。基于密度泛函理论的第一性原理与准谐Debye模型相结合的方法，分析了不同温度下NbC与晶格振动、电子相关的热力学参数演变规律。建立了耦合凝固相变的微观偏析模型，定量分析了凝固相变和Nb含量对溶质元素偏析的影响。结果表明，随着Nb含量的增加，液析碳化物的形貌由球形向多面体转变，带状分布趋势加强。不同温度下NbC中电子导致的自由能改变量增加被晶格振动导致的自由能改变量减小所补偿，总Gibbs自由能改变量为负，证实了NbC的热力学稳定性。凝固过程中L + δ向L + γ转变，降低了溶质元素C的偏析程度，增加了Nb元素的偏析程度。Nb含量的增加促使NbC在更低的固相分数时开始析出。

来源：2025年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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