氮合金化耐熱奧氏體不銹鋼是近幾年研究和開發(fā)的一種新型材料。這些鋼因?yàn)槠浜芎玫娜渥儚?qiáng)度和與鎳基高溫合金相比具有顯著的低成本，因此可作為超超臨界燃煤電站中結(jié)構(gòu)部件（如蒸汽透平、鍋爐管等）的潛在材料。因?yàn)檫\(yùn)行工廠的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)原因，提高這些鋼的蠕變強(qiáng)度引起眾人的高度重視。
材料的蠕變性能取決于許多因素。其中最主要的是蠕變期間奧氏體基體中熱穩(wěn)定的納米級(jí)顆粒的細(xì)的彌散、晶粒尺寸和晶界特性、有害相的析出等。只有選擇正確的化學(xué)成分和最佳的熱處理工藝條件才能獲得最大的蠕變斷裂壽命。近年來許多研究測定了這些鋼的蠕變行為和蠕變特性。然而，很少涉及材料的工藝領(lǐng)域的相關(guān)工作。為此，迫切需要了解該材料工業(yè)適用的熱處理工藝的可行性。通過掌握材料對熱處理工藝的響應(yīng)特性曲線，可以優(yōu)化重要顯微組織組分對材料蠕變性能的影響，即在高溫和高壓條件下長期服役過程中部件可以達(dá)到的最好性能。
本次研究的焦點(diǎn)是一種高氮鈮穩(wěn)定化耐熱15Cr-15Ni奧氏體不銹鋼，兩種熱處理工藝對其蠕變性能的影響。研究采用的奧氏體鋼的基本化學(xué)成分見表1。
表１15Cr-15Ni鋼的化學(xué)成分（wt%）
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C |
Cr |
Ni |
Mn |
Si |
Nb |
Mo |
Cu |
N |
B |
Al |
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0.1 |
14.8 |
14.8 |
4.28 |
0.47 |
0.75 |
1.16 |
3.0 |
0.21 |
0.007 |
0.057 |
采用傳統(tǒng)的形變熱處理（CTMT）和改進(jìn)的形變熱處理（MTMT）工藝生產(chǎn)這種高氮鈮穩(wěn)定化15Cr-15Ni奧氏體不銹鋼。CTMT工藝包括1270℃×5h固溶處理→水淬→820℃×50h時(shí)效。MTMT工藝與CTMT工藝不同之處是在1270℃固溶處理后立即進(jìn)行熱塑性變形以及更長的時(shí)效（150h）時(shí)間。研究兩種工藝路線獲得的顯微組織和蠕變性能。750℃蠕變試驗(yàn)顯示采用MTMT工藝的斷裂時(shí)間增加2倍。用透射電子顯微鏡測定蠕變顯微組織，結(jié)果表明：采用MTMT工藝提高蠕變性能主要是因?yàn)閵W氏體基體中細(xì)小的納米級(jí)碳氮化物析出改善了分布均勻性；MTMT工藝對鋼中銅析出物的密度和分布不產(chǎn)生影響。然而，與CTMT工藝相比MTMT工藝中蠕變延性急劇下降?？梢哉J(rèn)為顯微組織中更細(xì)的再結(jié)晶晶粒產(chǎn)生了較高的晶界密度和在晶界處形成的粗大的M23C6析出物的體積分?jǐn)?shù)較大是導(dǎo)致MTMT工藝中蠕變延性較低的主要原因。（心遠(yuǎn)）
