埋弧增材制造（SAAM）技术为大型工程钢构件的制造提供了新的技术范式，在核电、海洋工程等重型装备制造领域具有重要的应用价值。然而，增材制造过程中复杂的凝固组织和热历史容易导致晶界元素偏析，进而影响力学性能，特别是低温韧性。揭示原始奥氏体晶界（PAGBs）处的元素分布特征及其对断裂行为的影响机制，是优化SAAM工艺、提升构件性能的关键。

天津大学程方杰教授团队在埋弧增材制造技术领域有着深厚的研究基础。该团队研究发现，晶间断裂主要在原始奥氏体晶界处产生，推测该位置可能存在合金元素和杂质元素的富集，导致界面结合力恶化。

针对该团队对于晶界化学成分定量分析的研究需求，能谱分析平台采用俄歇电子能谱（AES）技术，对断口暴露面上的原始奥氏体晶界和韧窝断裂区进行了系统的化学成分评估。AES分析结果显示，在两个样品的断口暴露面上均检测到P、S、Mo、O、C和Fe元素的富集。定量分析表明，与韧窝断面区域相比，原始奥氏体晶界处Mo以及有害杂质S和P的原子浓度分别高出约5倍、11倍和3倍，而Fe的含量变化不大。这一结果直接证实了Mo以及有害杂质S和P被限制在紧邻原始奥氏体晶界的原子层内，揭示了承载了更多合金元素和杂质偏析的原始奥氏体晶界会恶化界面结合力的微观机制。该AES分析结果与Han等人的研究一致，并得到了原子探针观测的验证，为理解埋弧增材制造钢的低温脆化机理提供了重要的实验依据。

该成果以“Microstructure and cryogenic toughness of wire-arc additively manufactured steel: Effect of intercritical heat treatment”为题发表在Materials Science & Engineering A期刊上。该作者向能谱分析平台的杨立平工程师在AES表征及后续数据处理方面提供的细致且专业的协助进行了致谢。

图1 程方杰教授团队的研究成果截图