作為超臨界火電機(jī)組熱力管類、葉片類以及緊固件用關(guān)鍵材料，含Cr量為9%～12%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的馬氏體耐熱鋼在高溫強(qiáng)化機(jī)制和服役過(guò)程中的組織演變等方面的研究受到眾多學(xué)者的關(guān)注。為了獲得最佳的高溫力學(xué)性能，高Cr馬氏體耐熱鋼在成形后一般需進(jìn)行固溶+回火熱處理。而在固溶過(guò)程中，Nb、V等合金元素溶解量的多少直接影響耐熱鋼在回火時(shí)析出相粒子的彌散析出，同時(shí)也影響固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化等對(duì)耐熱鋼高溫力學(xué)性能的作用效果。一般來(lái)說(shuō)，固溶溫度越高，合金元素的溶解量也越多；但是，過(guò)高的固溶溫度又可能使耐熱鋼組織出現(xiàn)對(duì)力學(xué)性能不利的δ鐵素體。因此，選擇合適的固溶熱處理制度，對(duì)提高耐熱鋼的綜合力學(xué)性能顯得尤為重要。

403Nb鋼屬于馬氏體耐熱鋼，是在AISI403鋼中添加約0.20%的Nb和≤0.10%的V研發(fā)而成。添加Nb的作用是為了在熱加工中析出NbC，完全防止1000℃左右Cr23C6的析出以改善熱加工特性，用0.05%V在800℃以下析出VC，以細(xì)化α相。含有一定量的Ni和Mo，不僅起到了平衡組織的作用，而且還細(xì)化晶粒，起到了固溶強(qiáng)化、提高回火抗力的作用。

實(shí)驗(yàn)用403Nb耐熱鋼系采用堿性電弧爐+電渣重熔（ESR）冶煉，經(jīng)鍛造開坯后熱軋成Φ50mm的棒材，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.16，Mn0.46，Si0.28，S0.002，P0.016，Cr11.98，Mo0.029，Nb0.22，V0.0128，Ni0.12，F(xiàn)e余量。將該棒材在850℃保溫1.9h后，爐冷至680℃再保溫5.7h后空冷，利用電火花切割技術(shù)沿棒材軸向截取長(zhǎng)×寬×高為12mm×12mm×15mm的方塊試樣，用于隨后的固溶熱處理實(shí)驗(yàn)和組織觀察與分析。

固溶處理在SX-2-1型管式電阻爐內(nèi)進(jìn)行。固溶溫度取850、950、1050、1100、1150和1200℃，保溫時(shí)間均為1h，以使403Nb耐熱鋼中的碳化物能充分溶解。采用Thermo-Cala熱力學(xué)軟件計(jì)算、光學(xué)顯微鏡以及透射電子顯微鏡等對(duì)403Nb鋼在不同固溶溫度下析出相的溶解與析出行為，尤其是對(duì)析出物的成分、尺寸及其演化和δ鐵素體的析出條件等進(jìn)行研究和分析。

結(jié)果表明：該耐熱鋼在高溫下主要存在M23C6和MX兩種碳化物；其中M23C6型碳化物在900℃左右就完全溶解，而MX型碳化物則相對(duì)穩(wěn)定，在固溶溫度超過(guò)1000℃時(shí)才開始緩慢溶解。隨著固溶溫度的升高，MX型碳化物顆粒逐漸減少且顆粒平均尺寸不斷長(zhǎng)大，但其中非平衡成分的低Nb含量MX型碳化物不斷溶解，而平衡成分的高Nb含量MX型碳化物則不斷長(zhǎng)大。在固溶溫度為1150℃時(shí)，403Nb鋼中開始析出對(duì)性能不利的δ鐵素體，且隨固溶溫度的升高，δ鐵素體含量逐漸增多。

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