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新型18-8奧氏體不銹鋼S30342鋼ASTMA213M標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分力學(xué)性能
S30342鋼管在ASMESA-213MTP304H的基礎(chǔ)上，通過降低Mn含量上限，加入3wt%左右的Cu、0.45wt%左右的Nb和一定量的N，使該鋼在服役時(shí)產(chǎn)生微細(xì)彌散、沉淀于奧氏體內(nèi)的富銅相。該富銅相與NbC(N)、NbCrN和M23C6等其他析出物一起產(chǎn)生極佳的強(qiáng)化作用，是一種綜合性能良好的新型18-8奧氏體不銹鋼，該鋼已被列入ASTMA213M標(biāo)準(zhǔn)，代號為S30432。國內(nèi)在超（超）臨界鍋爐過熱器、再熱器上應(yīng)用S30432鋼管則是最近幾年才開始的。超（超）臨界鍋爐過熱器和再熱器用鋼最主要的材料問題是高溫蠕變、鋼管內(nèi)壁的水蒸氣氧化和外壁的煙氣腐蝕。
我國超（超）臨界鍋爐過機(jī)組發(fā)展迅速，相關(guān)材料的需求量也隨之增長，迫切需要實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化。然而，該鋼管生產(chǎn)廠家僅有日本住友和歐洲D(zhuǎn)MV公司，其產(chǎn)能有限，無法滿足市場需求。目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)開發(fā)和制造了S30432鋼鍋爐管，而一系列基礎(chǔ)試驗(yàn)研究工作則是全面了解和掌握國產(chǎn)S30432鋼管性能狀況所必需的。
國產(chǎn)S30432試樣的化學(xué)成分(wt%)及高溫力學(xué)性能分別見下表：
C |
Si |
Mn |
P |
S |
Cr |
Ni |
Nb |
N |
Cu |
0.08 |
0.28 |
0.84 |
0.013 |
0.005 |
18.28 |
8,81 |
0.60 |
0.096 |
2.94 |
|
溫度/℃ |
伸長率(%) |
斷面收縮率(%) |
抗拉強(qiáng)度/MPa |
屈服強(qiáng)度/MPa |
1 |
500 |
38.5 |
65.5 |
475 |
177.5 |
2 |
600 |
33.5 |
67.5 |
435 |
160 |
3 |
700 |
35.5 |
67.0 |
375 |
163 |
國產(chǎn)鋼管與日本住友產(chǎn)鋼管的性能比較結(jié)果如下：
（1）金相組織分析對比結(jié)果表明，國產(chǎn)和進(jìn)口材料均為典型的奧氏體組織，并含有少量第二相；國產(chǎn)材料的晶粒度比進(jìn)口材料低，進(jìn)口材料晶粒度等級為7.5，而國產(chǎn)材料晶粒度等級為6.5；國產(chǎn)S30432鋼管的非金屬夾雜物與進(jìn)口S30432鋼管相比，硫化物類和硅酸鹽類二者皆有且含量相當(dāng)，但氧化鋁類和環(huán)狀氧化物類，國產(chǎn)材料含量較多。
（2）國產(chǎn)S30432鋼中的非金屬夾雜物和晶粒度控制良好，與進(jìn)口材料相當(dāng)。
（3）高溫條件下，S30432鋼的抗拉強(qiáng)度隨溫度的升高而下降，但在600～700℃材料的屈服強(qiáng)度發(fā)生波動(dòng)，700℃時(shí)的屈服強(qiáng)度略高于650℃。
（4）拉伸斷裂試樣的顯微組織表明，在700℃下材料內(nèi)析出更多的彌散強(qiáng)化相，有利于阻礙晶界的運(yùn)動(dòng)。