时效温度对S31042奥氏体耐热钢析出相的影响

S31042钢是25Cr-20Ni型的新型奥氏体耐热钢，具有优良的抗蒸汽腐蚀性能和较高的持久强度，是超超临界火电机组过热器和再热器的优良材料。作为锅炉过热器和再热器部件，材料长期在高温高压下服役，材料的微观组织会逐渐发生变化，主要表现在第二相的析出、长大和转变、新的相的形成等，而微观组织结构的变化将直接影响材料的性能。本工作对S31042钢不同温度时效下析出相的种类、形貌和尺寸进行深入研究，探讨了M23C6相的熟化规律及时效温度对析出相的影响。 

　　试验材料采用25kg真空感应炉冶炼，锻成Φ16mm棒材，化学成分（质量分数，%）为：C0.051，Si0.28，Mn1.30，Ni20.60，Cr24.01，Nb0.37，N0.24，V0.21，B0.0085。试验钢经1250℃×30min固溶处理后，分别在650、700、750℃进行长时时效处理。每个温度下均设定7个时效时间，即10、100、300、1000、3000、6000、10000h时效处理。采用OlympusGX51型光学金相显微镜、HitachiS-4300扫描电镜及H-800型透射电镜观察显微组织形貌及析出相分布特征。结果表明： 

　　（1）S31042钢在650、700、750℃长时时效中的析出相有M23C6相、Z相、MX相（Nb（C、N））和σ相。时效温度升高有利于σ相的析出，且σ相易附着在M23C6相上形核析出。 

　　（2）时效温度对晶界上的M23C6相的演变影响显著，随着时效温度升高，M23C6相的析出速率和粗化速率均明显升高，形貌演变过程也明显加快。时效温度对Z相的影响较小，长时时效过程中，其尺寸和形貌随时效温度变化较小，在钢中稳定存在。 

　　（3）晶界上的M23C6相的熟化遵循扩散控制的三次方长大规律，M23C6相的粗化受C元素的扩散控制，Z相的粗化则主要受Nb元素的扩散控制。