Super304H奥氏体耐热钢时效后的组织结构

　Super304H是在TP304H钢基础上开发的一种经济型18-8奥氏体耐热不锈钢。该钢种中Cr和Ni的含量保证了奥氏体的基体组织和良好的抗氧化性能，而添加约3%的Cu并附以少量的Nb和N，可以使Super304H钢在高温服役时析出纳米级的富Cu相和MX相（Nb（C，N））以及Z相（NbCrN），通过以上这些析出相的沉淀强化，使其具有更好的高温强度。Super304H奥氏体钢目前已广泛应用于国内外超超临界（USC）机组中的过热器和再热器，并显示出良好的综合性能。本项目主要利用扫描、透射电子显微镜对650℃×5000h时效的Super304H奥氏体钢耐热钢的组织结构进行观察，分析Super304H奥氏体耐热钢中夹杂物与各种析出相的分布，及其与奥氏体基体的晶体学关系，以期进一步完善人们对Super304H奥氏体耐热钢中夹杂物以及长期高温时效析出相的认识，为该钢种的高温服役性能评估提供实验依据。

　　实验材料为国内钢企生产的Super304H奥氏体耐热管，直径为51mm，壁厚为9mm，其成分如表1 所示。试样从成品管材上切取后，经650℃×5000h时效处理，金相试样经机械研磨和抛光后用王水进行化学侵蚀，采用JSM-7600F型场发射型扫描电子显微镜进行组织观察。透射电镜样品经机械研磨至约40μm后进行电解双喷减薄，所用电解液为5vol%HClO4+95vol%C2H5OH溶液，用液氮冷却至-40～-30℃范围，工作电压为60V。利用JEM-2100F场发射型透射电子显微镜对样品进行组织结构观察分析，并采用X射线能谱（EDS）对析出相或夹杂物化学成分进行分析。

　　表1  Super304H钢的化学成分（质量分数，%）　　

　　结果表明：Super304H奥氏体钢中存在固溶处理过程未溶解的尺寸约为2μm块状、150nm球状NbC以及1μm圆形夹杂物，这些NbC与基体不存在特定的位向关系，时效过程析出的尺寸约为8nm多边形状NbC则与基体存在立方取向关系；M23C6可以NbC为核心析出形成双层结构，偶尔发现在基体单独析出，M23C6与奥氏体存在立方取向关系，在奥氏体晶界析出的多边形状M23C6与基体也存在立方取向关系，而椭圆颗粒状M23C6，则不存在这种关系；奥氏体基体内析出大量尺寸约为35nm的富Cu相与基体存在共格关系，富Cu析出相对Super304H奥氏体钢强化作用主要来自共格强化效应。