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HR3C钢作为一种新型奥氏体耐热钢具有较高的蠕变强度,特别是良好的抗高温氧化腐蚀性能,因而广泛应用于超超临界机组的过热器和再热器上。由于超超临界电站寿命要求达到30～40年,对设备用钢的稳定性也有较高的要求,高温高压条件致使部件用钢的组织结构随着服役时间增加不断老化,机组运行安全性和可靠性下降,甚至发生早期失效。因而对服役过程中HR3C钢显微组织稳定性、力学性能变化及可靠性的研究具有重要意义。目前,就HR3C钢在服役过程中NbCrN、M23C6、Nb(C, N)等相的析出及其对性能影响已有大量的研究,而只有很少的研究者就HR3C钢中σ相的析出问题给出报道。HR3C钢从成分设计上抑制σ相的析出,但国内外近期的研究工作发现服役后HR3C钢管出现脆性问题,我们的前期工作对700℃～800℃时效的住友HR3C钢进行研究发现有a相的析出。一般认为,a相的析出会显著降低材料的力学性能和蠕变性能,因而,对于HR3C钢中σ相的析出行为及对材料性能的影响需要进行更多、更细致的研究。本研究通过金相显微镜、X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜等对HR3C钢高温时效过程中σ相的析出进行确认,主要借助显色腐蚀半定量方法,结合Avrami方程对a相析出动力学行为进行分析,并研究了时效过程中HR3C钢性能的变化,同时初步探究了推迟a相析出的热处理工艺。研究结果表明,HR3C钢在650～800℃时效足够时间后,都会有σ脆性相在晶界析出；根据显色腐蚀半定量方法结合Avrami公式得到HR3C钢中a相析出的动力学曲线,C曲线的鼻尖温度在750℃附近,并且根据预测,在接近实际服役温度的650℃时效,σ相的转变量达到5%只需约10500h；同样时效条件下,国产HR3C钢比住友HR3C钢更容易析出。相；将HR3C钢在1200℃预固溶处理1h可以有效推迟后续时效过程中σ相的析出时间；对700℃时效下不同状态HR3C钢的硬度、冲击韧性及蠕变持久性能研究发现,初始态试样直接时效至2000h,硬度增加,冲击韧性大幅下降,持久寿命明显降低；1200℃预固溶处理后再时效,冲击韧性并没有改善,但持久寿命较之前明显提高。