S32654超级奥氏体不锈钢中共沉淀碳化物M23C6/M6C的晶体学机制与相变行为研究

针对高合金不锈钢中碳化物共沉淀导致的性能劣化问题，研究人员通过STEM-EDS和第一性原理计算，揭示了M23C6向M6C转变的晶体学机制与Mo含量阈值效应，为优化材料耐蚀性与韧性提供理论依据。

　　

在能源装备与海洋工程领域，高合金不锈钢的服役环境日益严苛。S32654超级奥氏体不锈钢凭借优异的耐蚀性和高温稳定性成为关键材料，但其高Cr、Mo、Ni含量会引发M₂₃C₆和M₆C碳化物共沉淀，导致Cr/Mo元素耗竭区形成，进而诱发应力腐蚀开裂。传统研究虽观察到两种碳化物的伴生现象，但对原子尺度相变机制及合金元素扩散偏好缺乏深入解析。

太原科技大学的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表论文，通过结合近重合位点（NCS）模型与第一性原理计算，系统研究了S32654钢中碳化物的晶体学特征。采用真空感应熔炼制备试样，经1280℃均匀化处理后进行时效处理，利用TEM确定[-1 1 0]_γ//[-1 1 0]_M23C6//[-1 1 0]_M6C的取向关系，结合STEM-EDS分析元素分布，并通过第一性原理计算验证相变能垒。

【Morphology】
TEM观测显示共沉淀碳化物呈600nm×250nm的互联形貌，孤立相则呈长条状。M₂₃C₆/γ界面为M₆C提供成核位点，二者与基体保持相同的(1 1 1)_γ界面取向。

【The crystallographic characteristics analysis of carbides】
NCS模型证实M₂₃C₆（Cr₁₇Mo₃Fe₃)C₆与M₆C（(CrFe)₃Mo₃C）在所有取向上晶格匹配良好，未发现重复惯习面。第一性原理计算表明Mo含量超过阈值时，M₂₃C₆会通过降低系统能量向M₆C转变。

【Conclusions】
该研究首次从原子尺度揭示了M₆C通过消耗M₂₃C₆的相变路径，阐明Mo元素对碳化物稳定性的双向调控作用。Yulin Gao等提出的NCS-能量双模型分析方法，为高合金钢中多相沉淀调控提供了新范式，对开发耐蚀-韧性协同优化的新一代不锈钢具有重要指导意义。