奧氏體耐熱鋼以其高蠕變強(qiáng)度、良好的組織穩(wěn)定性、優(yōu)良的抗煙氣腐蝕和蒸汽氧化性能在電站鍋爐受熱面中得到大量應(yīng)用。TP310HCbN是在ASME標(biāo)準(zhǔn)中的材料牌號(hào)，它在日本JIS標(biāo)準(zhǔn)中的材料牌號(hào)為SUS310JITB，在日本住友金屬命名的鋼牌號(hào)中，又將其稱為HR3C。在新型的奧氏體耐熱鋼中，TP310HCbN鋼是一種含有較多合金元素的材料，由于合金元素較多，其使用過程中第二相的析出行為也較為復(fù)雜，從而對(duì)其組織結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生較大影響，因而TP310HCbN鋼的第二相析出行為備受關(guān)注。有文獻(xiàn)研究了TP310HCbN鋼在700℃下長時(shí)蠕變后組織性能的變化，以及在500～700℃下長期時(shí)效處理過程中的組織穩(wěn)定性。本次試驗(yàn)運(yùn)用透射電子顯微技術(shù)對(duì)國產(chǎn)TP310HCbN鋼在高溫應(yīng)力下的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，觀察析出相顆粒尺寸、分布和形貌，從而探討TP310HCbN鋼的強(qiáng)化機(jī)理和失效原因。所得結(jié)果對(duì)TP310HCbN鋼制高溫部件的運(yùn)行監(jiān)督具有技術(shù)參考意義。

根據(jù)GB/T2039-1997《金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方法》，將國產(chǎn)供貨態(tài)鋼管（規(guī)格D45mm×9.2mm）制成持久試樣，在670℃下進(jìn)行持久斷裂試驗(yàn)。供貨態(tài)鋼管試樣的化學(xué)成分如表1所示，試驗(yàn)應(yīng)力及試樣斷裂時(shí)間如表2所示。分析試樣取自持久斷裂試樣斷口及附近，借助掃描電子顯微鏡（ZeissFEIQuanta-400HV）、高分辨透射電鏡（JEM-3010）觀察供貨態(tài)鋼管和持久斷裂試樣的組織結(jié)構(gòu)，用X射線能譜儀（OXFORDINCA）進(jìn)行成分分析，用HVS-50型維氏硬度計(jì)測(cè)試試樣硬度。

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表2??TP310HCbN鋼管持久斷裂試樣的試驗(yàn)條件及其硬度值

結(jié)果表明：經(jīng)高溫應(yīng)力作用，晶內(nèi)析出面心立方結(jié)構(gòu)的M23C6碳化物和簡(jiǎn)單四方結(jié)構(gòu)的NbCrN，晶界也析出M23C6碳化物，長時(shí)間試驗(yàn)條件下M23C6上析出σ相；高溫應(yīng)力下析出的M23C6和NbCrN提高了TP310HCbN鋼持久斷裂試樣的硬度；晶內(nèi)和晶界析出的M23C6碳化物的晶格常數(shù)均為基體的3倍，并與基體保持完全共格關(guān)系；隨著試驗(yàn)時(shí)間延長，M23C6碳化物數(shù)量增多。對(duì)于國產(chǎn)TP310HCbN鋼，在運(yùn)行環(huán)境下需關(guān)注σ相和碳化物的分布、尺寸及其數(shù)量。

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