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生變化，主要表現在第二相的析出、長大和轉變、新的相的形成等，而微觀組織結構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相的熟化規律及時效溫度對析出相的影響。

　　試驗材料采用25kg真空感應爐冶煉，鍛成Φ16mm棒材，化學成分（質量分數，%）為：C0.051，Si0.28，Mn1.30，Ni20.60，Cr24.01，Nb0.37，N0.24，V0.21，B0.0085。試驗鋼經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。