合金元素与杂质元素对体心立方铁回火脆性相互作用的密度泛函理论与热力学分析

杂质引起的钢回火脆性机制细节尚不明确。特别是从原子尺度来看，它们与 Ni、Cr 和 Mo 等合金元素的相互作用仍存在未解之谜。因此，我们采用密度泛函理论研究了铁中三个代表性倾斜晶界的偏析与共偏析行为及其对晶界结合力的影响。研究结果被纳入一个多位置、多组分的晶界偏析动力学与热力学模型中，以深入了解晶界覆盖随时间的演化及最终覆盖情况。结果表明，As、Sb 和 Sn 的偏析倾向强于合金元素，并显著削弱晶界结合力。根据晶界类型的不同，Sb 与 Sn 之间的相互作用从可忽略到强吸引力不等，这增加了共偏析的可能性。与单独偏析相比，当 Sb、Sn 和 As 等元素发生共偏析时，其削弱结合力的效应被进一步放大。相反，Ni 和 Cr 的共偏析并未显著增加杂质在晶界处的富集，且发现其对结合力的影响可忽略不计。Mo 能够缓解可逆回火脆性，这主要归因于其增强结合力的效应以及将杂质元素从晶界排斥的能力，而非如早期文献所提出的在基体内部将其清除。