S30432奧氏體不銹鋼高溫應(yīng)力時(shí)效后的馬氏體組織

ASMESA213S30432鋼是由日本住友金屬株式會(huì)社和三菱重工在TP304H的基礎(chǔ)上降Mn加銅、鈮和氮得到的一種抗氧化和強(qiáng)度等級(jí)更高的奧氏體耐熱無(wú)錫不銹鋼，是制造超超臨界鍋爐過(guò)熱器和再熱器管的首選材料之一，并在USC機(jī)組得到大量的應(yīng)用。本工作對(duì)S30432奧氏體無(wú)錫不銹鋼高溫應(yīng)力時(shí)效后相變生成馬氏體的類(lèi)型、形態(tài)、分布、數(shù)量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分析馬氏體組織對(duì)S30432鋼磁性的影響。

實(shí)驗(yàn)材料為標(biāo)準(zhǔn)熱處理制成的S30432鋼管子（規(guī)格為Φ44.5mm×9mm），樣品的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：C0.09，Si0.27，Mn0.82，S0.0005，P0.009，Cr18.57，Ni8.60，N0.07，Nb0.38，Al0.013，B0.014，Cu2.78。時(shí)效樣品為某臺(tái)1000MW鍋爐高溫過(guò)熱器管，時(shí)效長(zhǎng)達(dá)1.9×104h，時(shí)效管內(nèi)蒸汽的溫度和壓力分別為650℃和51MPa。

用Smartlab型高分辨X射線衍射儀（XRD）確認(rèn)新樣品和高溫時(shí)效樣品中是否存在馬氏體相并用K值法進(jìn)行半定量分析，用Quanta400HV型掃描電鏡（SEM）和JEM2010型透射電鏡（TEM）進(jìn)行形態(tài)觀察，用TEM進(jìn)行電子衍射分析確定馬氏體相，用TEM帶的能譜儀（EDS）進(jìn)行微區(qū)成分分析，用AztecEDS+EBSD型電子背散衍射技術(shù)（EBSD）進(jìn)行相結(jié)構(gòu)分析和定量，用VersaLab型綜合物性測(cè)量系統(tǒng)（VSM）進(jìn)行磁學(xué)參數(shù)測(cè)量，高溫時(shí)效樣品的碳化物萃取采用電解法。

結(jié)果表明：

（1）S30432奧氏體無(wú)錫不銹鋼經(jīng)650℃/51MPa/1.9萬(wàn)小時(shí)時(shí)效后，組織中出現(xiàn)了α＇-馬氏體，位于貧鉻區(qū)內(nèi)的緊鄰晶界區(qū)，亞結(jié)構(gòu)為高密度位錯(cuò)。

（2）S30432高溫應(yīng)力時(shí)效樣品緊鄰晶界區(qū)鉻元素的貧化誘發(fā)了馬氏體相變。

（3）S30432高溫應(yīng)力時(shí)效樣品中的碳化物具有磁性，為0.234emu/g（外加磁場(chǎng)強(qiáng)度1000Oe時(shí)）；馬氏體和碳化物共同引起了高溫時(shí)效S30432出現(xiàn)磁性，其中前者占主要部分。