時效溫度對S31042奧氏體耐熱鋼析出相的影響

S31042鋼是25Cr-20Ni型的新型奧氏體耐熱鋼，具有優(yōu)良的抗蒸汽腐蝕性能和較高的持久強度，是超超臨界火電機組過熱器和再熱器的優(yōu)良材料。作為鍋爐過熱器和再熱器部件，材料長期在高溫高壓下服役，材料的微觀組織會逐漸發(fā)生變化，主要表現(xiàn)在第二相的析出、長大和轉(zhuǎn)變、新的相的形成等，而微觀組織結(jié)構(gòu)的變化將直接影響材料的性能。本工作對S31042鋼不同溫度時效下析出相的種類、形貌和尺寸進行深入研究，探討了M23C6相的熟化規(guī)律及時效溫度對析出相的影響。 

　　試驗材料采用25kg真空感應(yīng)爐冶煉，鍛成Φ16mm棒材，化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.051，Si0.28，Mn1.30，Ni20.60，Cr24.01，Nb0.37，N0.24，V0.21，B0.0085。試驗鋼經(jīng)1250℃×30min固溶處理后，分別在650、700、750℃進行長時時效處理。每個溫度下均設(shè)定7個時效時間，即10、100、300、1000、3000、6000、10000h時效處理。采用OlympusGX51型光學(xué)金相顯微鏡、HitachiS-4300掃描電鏡及H-800型透射電鏡觀察顯微組織形貌及析出相分布特征。結(jié)果表明： 

　　（1）S31042鋼在650、700、750℃長時時效中的析出相有M23C6相、Z相、MX相（Nb（C、N））和σ相。時效溫度升高有利于σ相的析出，且σ相易附著在M23C6相上形核析出。 

　　（2）時效溫度對晶界上的M23C6相的演變影響顯著，隨著時效溫度升高，M23C6相的析出速率和粗化速率均明顯升高，形貌演變過程也明顯加快。時效溫度對Z相的影響較小，長時時效過程中，其尺寸和形貌隨時效溫度變化較小，在鋼中穩(wěn)定存在。 

　　（3）晶界上的M23C6相的熟化遵循擴散控制的三次方長大規(guī)律，M23C6相的粗化受C元素的擴散控制，Z相的粗化則主要受Nb元素的擴散控制。