时效对TP304H钢组织及析出相的影响

时效对TP304H钢组织及析出相的影响
     TP304H奥氏体不锈钢具有高热强性和抗氧化性，广泛用于超过600℃的锅炉过热器和再热器高温段，*高使用温度可达760℃。TP304H钢的使用，在一定程度上解决了因炉膛烟气温差大而引起的超温爆管，明显提高了锅炉运行的**性。但TP304H钢在长期高温运行过程中易发生组织转变，导致材料老化。因此，研究TP304H奥氏体不锈钢在高温条件下运行时的组织转变及其影响因素，对于合理安排材料的运行时间、在线监督管道的损伤程度及对材料本身进行改进等方面具有重要意义。为此，通过高温时效模拟试验，研究时效温度和时间对TP304H钢组织与析出相的影响，为TP304H钢的**服役提供参考。

    高温时效模拟试验材料为电厂用TP403H钢过热管，其主要化学成分如表1。

    表1  试验用TP304H钢的化学成分（质量分数，%）

    材料供货状态为经固溶处理，即1060～1070℃保温15～30min后空冷或者风冷，组织为单相奥氏体。本试验通过提高温度加速TP304H钢的老化，时效温度为650、700和750℃，时效时间分别为30、60和150d，通过时效模拟研究TP304H钢在长期运行中的组织变化特征。

    高温时效模拟试样及原始试样经磨制、抛光、王水腐蚀后，利用光学显微镜观察晶粒大小，采用QUANTA 400扫描电镜进行组织分析，借以观察试样组织形态，并用Image-Pro Plus软件对显微组织定量分析，对比析出相的分布及特征，利用SEM附带的能谱仪进行成分分析。利用碱性高锰酸钾溶液腐蚀试样，通过观察金相显微镜下试样表面是否出现橘红色斑，来确定TP304H钢时效后σ相的存在。研究结果表明：

    （1）TP304H钢原始组织为奥氏体，孪晶界清晰可见；高温时效后晶粒尺寸逐渐增大，晶界粗化，孪晶减少，异常长大晶粒增多。

    （2）TP304H钢在650、700和750℃时效过程中，析出相总量随时间的延长呈幂函数增长，析出相面积分数即析出相总量分别符合函数S650=0.084t0.454、S700=0.281t0.327、S750=0.313t0.338。

    （3）TP304H钢在650、700℃分别时效30d后，析出相主要为碳化物，时效60d后析出相除碳化物外还有极少量σ相，主要成分为Fe、Cr；在750℃时效30d后，析出相数量增加显著，主要为碳化物，且有少量σ相。