摘要：本文采用金相顯微鏡、透射電鏡、X射線衍射儀，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態(tài)及高溫持久試樣的微觀組織并對其合金化原理進行了探討。結(jié)果表明該鋼組織為奧氏體。供應狀態(tài)時的析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成，蠕變過程中又析出了一部分NbCrN和M₂₃C₆。細小的富Cu相彌散分布在基體上，有些具有一定的方向性，經(jīng)長期蠕變后尺寸變化不大，對位錯有很好的釘扎作用。這些第二相的沉淀強化作用對Super 304H持久強度的提高都有重要影響。此外Nb、Cu的增加又使Super 304H的抗蒸氣氧化和耐熱腐蝕的性能大幅度的提高。??

?

1.前言

??????為滿足節(jié)能和環(huán)保要求，實現(xiàn)火力發(fā)電的高效率化，各國都在大力發(fā)展超臨界和超超臨界壓力機組。為此，國外研制開發(fā)了一批與高蒸汽參數(shù)相適應的高溫耐熱材料。Super 304H是其中開發(fā)較為成功的一種新型18-8奧氏體不銹鋼，主要用于制造超臨界和超超臨界鍋爐的過熱器和再熱器。該鋼是由日本住友金屬株式會社和三菱重工聯(lián)合開發(fā)的。該鋼組織穩(wěn)定，在日本電站鍋爐過熱器、再熱器部件上的應用時間長達十多年，用量已達7000余噸，顯示出良好的綜合性能^[1,2,3]。本文采用X射線衍射儀、金相顯微鏡、透射電鏡，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態(tài)及高溫持久試樣的微觀組織并對其合金化原理進行了探討，這對Super 304H鋼的國產(chǎn)化及明確提高其性能的方向和途徑，具有重要的意義。

?

2．實驗方法

??????本實驗采用的Super 304H奧氏體耐熱鋼由日本住友金屬公司生產(chǎn)，化學成分見表1。實驗采用X射線衍射儀、Nikon EPIPHOT 300金相顯微鏡、H-800透射電鏡，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態(tài)和650℃蠕變7022h斷裂試樣的顯微組織。

?

?

???????????????????????????????表1? Super 304H的化學成分（wt%）

?

3．Super304H耐熱鋼的微觀組織形態(tài)

?????如圖1a所示，Super 304H耐熱鋼供應狀態(tài)組織為奧氏體，并且可以觀察到少量的孿晶。該鋼組織穩(wěn)定在650℃蠕變7022h斷裂后，奧氏體基體變化不大，但有大量細小、彌散分布的第二相析出（圖1b）。

?????圖2是Super 304H 耐熱鋼供應狀態(tài)及650℃下蠕變7022h斷裂試樣的X射線衍射圖譜，可以看出該鋼供應狀態(tài)時的組織為奧氏體，析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成(圖2a)。650℃蠕變7022h后除原有的富Cu相和Nb(C, N)外，還析出了一部分M₂₃C₆和NbCrN，并且通過對析出相的衍射峰強度分析發(fā)現(xiàn)Nb(C, N)的含量略有增加(圖2b)。仔細觀察該鋼的X射線衍射圖譜，可以發(fā)現(xiàn)富Cu相的衍射峰非常寬，這是由于富Cu相的尺寸細小造成的，并且經(jīng)長時間蠕變后變化不大，因此Cu對Super 304H耐熱鋼持久強度的提高起主要作用。

?Super 304H是一種用于高參數(shù)、超超臨界鍋爐受熱面管的新材料。該鋼金相組織為奧氏體，供應狀態(tài)時的析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成，蠕變過程中，該鋼又析出了一部分NbCrN和M₂₃C₆。富Cu相尺寸細小，彌散分布在基體上，有些具有一定的方向性，對位錯有很好的釘扎作用。Super 304H優(yōu)異的性能主要得益于細富銅相的沉淀強化作用，同時由于NbCrN、Nb(C, N)和M₂₃C₆ 的沉淀加強作用使其蠕變斷裂性能得到了增強。而Nb的增加又使Super 304H的抗蒸氣氧化和耐熱腐蝕的性能大幅度的提高，同時也使一般不含Nb的高銅18-8型鋼持久塑性降低的問題得到了解決。