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超超临界燃煤发电技术因其节能减排方面不可媲美的优势成为当前世界各国的研究热点,我国也不例外。为进一步提高燃煤发电效率,需提高超超临界火电机组的蒸汽参数,尤其是温度。本课题组在充分考虑锅炉传热管的服役条件后,以传统Super304H为基础,通过优化合金成分,自主研发了新型奥氏体不锈钢CHDG-A04,旨在获得650℃下具有优异高温性能的新材料。而蠕变极限和持久强度是衡量火电用传热管材的重要指标,基于此本文对CHDG-A04和Super304H两合金的显微组织、拉伸性能、蠕变曲线、蠕变极限、持久强度、蠕变组织演变和蠕变断口形貌等进行了对比分析。 两合金在1100℃下固溶处理30 min均得到单相奥氏体。Super304H组织更均匀,晶粒尺寸约30μm,伴有少量孪晶。基体上均匀分布着NbC颗粒;CHDG-A04晶粒尺寸约80μm,并存在大量孪晶。基体上均匀分布Nb、Ti、Al三种合金元素的氮化物颗粒。两合金拉伸性能相近,室温时Super304H和CHDG-A04合金的抗拉强度分别为603 MPa、572 MPa,均满足住友规定标准。600℃及650℃时Super304H合金的抗拉强度也略高于CHDG-A04,当温度提高到700℃时,Super304H抗拉强度为342MPa,CHDG-A04达到345 MPa,两者基本持平。而各试验温度下CHDG-A04合金的断后伸长率则始终高于Super304H,表现出更为优异的塑性,利于材料的加工成型。 650℃、220MPa下CHDG-A04合金的蠕变寿命为700 h,长于Super304H的537 h;CHDG-A04蠕变极限σ6501×10-4为153 MPa,高于Super304H的137 MPa;CHDG-A04持久强度极限σ1×104为171 MPa,高于Super304H的157 MPa;CHDG-A04合金表现出更为优异的抗蠕变能力。Super304H合金蠕变时,晶内有颗粒状NbC弥散析出,直径约40 nm;晶界处有Fe2Nb析出并聚集长大呈条带状分布。CHDG-A04合金蠕变时,晶内除了有NbN颗粒弥散析出,直径约30nm,还有多边形TiN颗粒析出,直径约1μm;晶界处有(Cr, Fe)23C6析出并聚集长大呈链状分布。在晶内和晶界第二相共同作用下合金抗蠕变性能显著改善。CHDG-A04蠕变组织中出现大量扩展位错,孪晶晶界处发现位错塞积。Super304H和CHDG-A04合金蠕变断裂均属于脆性断裂。断口均出现冰糖状花纹,晶界处均有显微空洞。Super304H局部区域有穿晶解理时留下的光滑刻面。CHDG-A04局部区域出现塑性变形留下的椭圆形撕裂韧窝;三叉晶界处发现锯齿形态的楔形裂纹。