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预变形对SUPER304H不锈钢时效析出行为的影响


SUPER304H奥氏体不锈钢是日本住友金属株式会社和三菱重工在ASMESA213TP304H合金的基础上开发出来的一种新型不锈钢。通过降低Mn含量上限,加入约3%的Cu、约0.45%的Nb和一定量的N,使该钢种在时效时产生弥散相,即沉淀于奥氏体内的富铜相。该富铜相与NbC、NbN、NbCrN和M23C6一起产生极佳的强化作用,而得到很高的许用应力。 这种新的经济型18-8奥氏体不锈钢专用于超临界锅炉的过热器和再热器。从经济的观点看,这种新钢种不含昂贵的Mo、W等元素;其许用应力较目前常用的ASMESA-213TP304H钢要高出约20%以上,用在锅炉上能减薄钢管壁厚,相对地能降低锅炉制造的材料成本。目前该钢种已经纳入日本MITI标准,并被ASMEcodecase2328予以确认。该钢种在日本电站锅炉的过热器和再热器上应用多年,用量超过6000t,显示出良好的综合性能。 因为奥氏体不锈钢的敏化程度受时效处理的影响,还受那些能改变晶界敏化及析出相热力学及动力学的影响,如应变时效等的影响。通过对未经变形、经15%和20%变形这三种SUPER304H奥氏体不锈钢样品在700℃不同时间时效处理后形成的碳化物析出相的微观组织、形貌及分布特征进行观察,对析出相的晶体结构和化学成分进行分析,为避免晶间腐蚀和改善材料抗晶间腐蚀性能提供实验依据。研究所用SUPER304H奥氏体不锈钢的化学成分。
研究结果表明:
未变形SUPER304H不锈钢样品在700℃和不同时间的时效处理后,晶界的析出物主要是M23C6型碳化物且主要是由Cr组成的碳化物。析出相的大小和数量随时效时间的增加而增加。
15%、20%预变形的SUPER304H奥氏体不锈钢样品在700℃和不同时间的时效处理后,晶界处是M23C6型碳化物析出相,晶内及位错线附近发现球状以及不规则形状的MC型碳化物析出相。
预变型增加了钢中的位错密度,位错提供了更多的析出相形核位置,储存了更多的能量。因此,随着变形量和时效时间的增加,沉淀相的析出数量及大小均增加。