Page 78 - 国外钢铁技术信息内参（2024年9月）

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B
式中， G  0 G    G  0 X B 0 G   L B A, X  L  X 表示偏析能。此外，研究过程
A
A,
X
A
中还根据二元系中元素间的相互作用和三元系中异种元素间的相互作用，构建
了偏析能与组分的关系模型。不同材料的晶界偏析能测定结果请参阅参考文献。
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近来，Ohtani 提出可以通过液相近似法计算晶界相的热力学参数，最近也

有报告通过晶界液相模型给出晶界偏析分析结果。对晶界进行液相近似时，所
添加元素越有利于提高液相稳定性，越容易出现晶界偏析。实际上，添加溶质

后的液相线下降量与偏析条件下的浓度系数存在直接相关性，如图 31（b）所

示。后续研究中，有望通过晶界液相模型对各种不同元素系统进行验证。

近年来，研究人员利用第一性原理计算不断对晶界偏析进行进一步深入研 ᇏݓࣁඋ࿐߶

究，并在报告中记录了各种晶界和溶质元素的偏析行为，记录结果如表 1 所示。
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表 1 第一性原理计算所得钢铁材料的晶界/界面偏析行为情况

晶界类型 偏析元素

Σ3(111) B，C，P，S

Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，
Σ5(013)
Cu，Mo，Nb，Si

Σ3(112)，Σ5(013)，Σ5(012) C
α-Fe
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Sc，Ti，V，Cr，Mn，Co，
Σ3(111)，Σ11(332)
Ni，Cu
Σ5(013) B，C，P

Σ3(111) Al，Si，P，S

Σ37(016), Σ13(015), Σ17(014),Σ5(013),
Ti，V，Cr，Mn，Co，Ni，
γ-Fe Σ29(025), Σ5(012),Σ13(023), Σ25(034),
Cu，Nb，Mo
Σ41(045)
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α/γ界面 取向关系（类似于 K-S 关系） Nb Mo，Ni，Mn，Si，Cr

图 32 对α-Fe 晶界处溶质元素的偏析能（以溶质原子尺寸为单位）进行了汇

总。图中可见，溶质原子与铁原子的体积差越大，偏析能越趋向于负向增长，
即越容易发生偏析。所有元素均在取代了晶界处的铁原子，并发生偏析后处于

最稳定状态，但即使是结构相同的晶界，不同元素的偏析位点也存在差异。Xu

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CSM 中国金属学会 CMISI 冶金工业信息标准研究院

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