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HR3C(TP310HNbN)奧氏體耐熱鋼（化學成分）的顯微組織與高溫拉伸性能
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-10-13
HR3C耐熱鋼（ASME SA213中的對應牌號為TP310HNbN）是在TP310的基礎上添加了Nb和N，利用高溫服役過程中析出的MX（CrNbN和Nb（C，N））及M23C6（M=Cr，Fe，Ni）顆粒進行強化的一種新型奧氏體耐熱鋼。
HR3C耐熱鋼（ASME?SA213中的對應牌號為TP310HNbN）是在TP310的基礎上添加了Nb和N，利用高溫服役過程中析出的MX（CrNbN和Nb（C，N））及M23C6（M=Cr，Fe，Ni）顆粒進行強化的一種新型奧氏體耐熱鋼。鑒于該材料優良的高溫力學性能及耐蒸汽氧化、抗高溫腐蝕性能，目前已廣泛應用于我國USC機組鍋爐煙溫較高區域的過熱器、再熱器管。本項目針對某鋼廠生產的HR3C鋼管進行650℃直至3000h的高溫時效處理，并在650℃下進行高溫拉伸試驗，模擬研究長期服役狀態下HR3C鋼組織結構變化及其對高溫服役力學性能的影響，探明該時效鋼高溫拉伸變形與斷裂行為，對于開展USC機組中HR3C鋼在長期高溫服役條件下的運行狀態評估具有重要價值。
選用某鋼廠規格為Φ50mm×11mm的HR3C耐熱鋼管，其供貨態為熱軋后1160℃固溶18min，其化學成分見表1。對供貨態及650℃時效至3000h的HR3C耐熱鋼管，采用D/MAX2500VL/PC型X-射線衍射儀（XRD）分析時效前后HR3C耐熱鋼的物相組成；參考GB/T4338-1995“金屬材料高溫拉伸試驗”要求，在時效300h至3000h的HR3C耐熱鋼管上沿軸向截取2.5mm×12.5mm×125mm的高溫拉伸試樣，在CMT5205型微機控制電子萬能試驗機進行650℃高溫拉伸試驗，每種狀態3個試樣，取平均值。對時效態HR3C鋼及試樣的高溫拉伸試樣進行研磨、拋光，采用鹽酸-硝酸水溶液（HCl∶HNO3∶H2O=1∶1∶1）腐蝕，再采用JSM-6490型掃描電鏡（SEM）及Oxford?INCA能譜儀（EDS）觀察拉伸試樣斷口形貌及斷口兩側組織結構，測試微區成分。
表1??HR3C鋼的化學成分（質量分數，%）
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?
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ni
|
Fe
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As-received
|
0.070
|
0.443
|
0.92
|
≤0.019
|
≤0.002
|
23.93
|
21.19
|
Bal.
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ASME?code
|
0.04
～0.10
|
≤
1.00
|
≤
2.00
|
≤0.045
|
≤0.030
|
24.0
～26.0
|
19.0
～22.0
|
Bal.
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?
????結果表明：高溫時效過程中，晶界強化、晶內彌散強化和奧氏體基體脫溶弱化等效應導致時效HR3C鋼的高溫拉伸力學性能發生明顯變化。時效初期（＜500h）HR3C鋼高溫強度變化不大；時效中期（500～1000h）HR3C鋼高溫強度大幅提高，但塑性持續降低；時效后期（＞1000h），HR3C鋼組織結構漸趨穩定，其強度和塑性變化不大。隨時效時間延長，HR3C鋼高溫拉伸斷裂機制由正斷向剪切斷轉變。
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