摘要：本文采用金相顯微鏡、透射電鏡、X射線衍射儀，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態及高溫持久試樣的微觀組織并對其合金化原理進行了探討。結果表明該鋼組織為奧氏體。供應狀態時的析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成，蠕變過程中又析出了一部分NbCrN和M₂₃C₆。細小的富Cu相彌散分布在基體上，有些具有一定的方向性，經長期蠕變后尺寸變化不大，對位錯有很好的釘扎作用。這些第二相的沉淀強化作用對Super 304H持久強度的提高都有重要影響。此外Nb、Cu的增加又使Super 304H的抗蒸氣氧化和耐熱腐蝕的性能大幅度的提高。??

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1.前言

??????為滿足節能和環保要求，實現火力發電的高效率化，各國都在大力發展超臨界和超超臨界壓力機組。為此，國外研制開發了一批與高蒸汽參數相適應的高溫耐熱材料。Super 304H是其中開發較為成功的一種新型18-8奧氏體不銹鋼，主要用于制造超臨界和超超臨界鍋爐的過熱器和再熱器。該鋼是由日本住友金屬株式會社和三菱重工聯合開發的。該鋼組織穩定，在日本電站鍋爐過熱器、再熱器部件上的應用時間長達十多年，用量已達7000余噸，顯示出良好的綜合性能^[1,2,3]。本文采用X射線衍射儀、金相顯微鏡、透射電鏡，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態及高溫持久試樣的微觀組織并對其合金化原理進行了探討，這對Super 304H鋼的國產化及明確提高其性能的方向和途徑，具有重要的意義。

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2．實驗方法

??????本實驗采用的Super 304H奧氏體耐熱鋼由日本住友金屬公司生產，化學成分見表1。實驗采用X射線衍射儀、Nikon EPIPHOT 300金相顯微鏡、H-800透射電鏡，研究了Super 304H耐熱鋼供應狀態和650℃蠕變7022h斷裂試樣的顯微組織。

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???????????????????????????????表1? Super 304H的化學成分（wt%）

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3．Super304H耐熱鋼的微觀組織形態

?????如圖1a所示，Super 304H耐熱鋼供應狀態組織為奧氏體，并且可以觀察到少量的孿晶。該鋼組織穩定在650℃蠕變7022h斷裂后，奧氏體基體變化不大，但有大量細小、彌散分布的第二相析出（圖1b）。

?????圖2是Super 304H 耐熱鋼供應狀態及650℃下蠕變7022h斷裂試樣的X射線衍射圖譜，可以看出該鋼供應狀態時的組織為奧氏體，析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成(圖2a)。650℃蠕變7022h后除原有的富Cu相和Nb(C, N)外，還析出了一部分M₂₃C₆和NbCrN，并且通過對析出相的衍射峰強度分析發現Nb(C, N)的含量略有增加(圖2b)。仔細觀察該鋼的X射線衍射圖譜，可以發現富Cu相的衍射峰非常寬，這是由于富Cu相的尺寸細小造成的，并且經長時間蠕變后變化不大，因此Cu對Super 304H耐熱鋼持久強度的提高起主要作用。

?Super 304H是一種用于高參數、超超臨界鍋爐受熱面管的新材料。該鋼金相組織為奧氏體，供應狀態時的析出相主要由富Cu相和Nb(C, N)組成，蠕變過程中，該鋼又析出了一部分NbCrN和M₂₃C₆。富Cu相尺寸細小，彌散分布在基體上，有些具有一定的方向性，對位錯有很好的釘扎作用。Super 304H優異的性能主要得益于細富銅相的沉淀強化作用，同時由于NbCrN、Nb(C, N)和M₂₃C₆ 的沉淀加強作用使其蠕變斷裂性能得到了增強。而Nb的增加又使Super 304H的抗蒸氣氧化和耐熱腐蝕的性能大幅度的提高，同時也使一般不含Nb的高銅18-8型鋼持久塑性降低的問題得到了解決。