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HR3C鋼（化學成分）日本住友奧氏體耐熱鋼固溶處理工藝對其組織和性能的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-11-17
HR3C鋼是住友公司開發的一種奧氏體耐熱鋼，具有優良的抗氧化、耐腐蝕性能以及良好的持久強度，是超（超）臨界火電機組鍋爐過熱器和再熱器管的優良材料。
HR3C鋼是住友公司開發的一種奧氏體耐熱鋼，具有優良的抗氧化、耐腐蝕性能以及良好的持久強度，是超（超）臨界火電機組鍋爐過熱器和再熱器管的優良材料。固溶熱處理工藝是HR3C鋼管制造中的重要工序，決定了鋼管的組織狀態和性能。目前，對該鋼管固溶處理工藝的研究多集中在固溶態的微觀組織和力學性能上，缺乏固溶態鋼管在高溫服役過程中（時效態）組織和性能的相關報道。為此，本項目研究了不同固溶工藝處理對固溶態和時效態HR3C鋼顯微組織和力學性能的影響，期望能為該鋼的國產化及實際應用提供依據。
試驗材料為冷軋態HR3C鋼管，其化學成分（質量分數/%）為0.057C，0.29Si，1.18Mn，20.90Ni，25.11Cr，0.48Nb，0.22N。將鋼管沿長度方向線切割成長條狀試樣，取部分試樣分別在1150～1300℃下進行30min的固溶處理，以研究固溶溫度對試驗鋼組織和性能的影響；將余下的試樣分別在1200，1230，1250℃進行保溫時間為5～60min的固溶處理，以研究固溶時間對試驗鋼組織和性能的影響。分別對在1200，1230，1250℃固溶30min以及在1250℃固溶60min的試樣在700℃進行時效處理，時效時間為10，100，300，1000，6000h。
對不同熱處理狀態的試驗鋼進行力學性能測試和顯微組織分析，按GB/T4338-2006《金屬材料高溫拉伸試驗方法》進行700℃的短時高溫拉伸試驗，高溫拉伸試樣為Φ5mm的圓棒，拉伸速度為0.25～2.5mm·min-1；利用化學相分析法對析出相進行定量分析；采用Olympus?GX51型光學顯微鏡、Hitachi?S-4300掃描電鏡（SEM）及H-800型透射電鏡（TEM）觀察顯微組織及析出相的分布特征，金相試樣所用腐蝕液由5g?CuCl2、30mLHCl、30mLH2O和25mL無水酒精組成。
結果表明：試驗鋼在1150～1200℃固溶處理30min后的晶粒尺寸變化不大，超過1200℃后晶粒明顯長大；保溫時間對晶粒尺寸無明顯影響；隨固溶溫度的升高和保溫時間的延長，時效后鋼中一次析出相的尺寸變小、數量減少；在700℃的時效過程中，M23C6相沿晶界析出。二次析出的Z相彌散分布在晶內，尺寸在100nm以下，時效時間超過1000h后M23C6相明顯粗化，Z相的尺寸變化不大，但數量不斷增多，在長時時效過程中起到顯著的析出強化作用；隨初始固溶溫度的升高和保溫時間的增長，相對應的長時時效態的高溫屈服強度明顯提高。
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