作為超臨界火電機組熱力管類、葉片類以及緊固件用關(guān)鍵材料，含Cr量為9%～12%（質(zhì)量分數(shù)）的馬氏體耐熱鋼在高溫強化機制和服役過程中的組織演變等方面的研究受到眾多學者的關(guān)注。為了獲得最佳的高溫力學性能，高Cr馬氏體耐熱鋼在成形后一般需進行固溶+回火熱處理。而在固溶過程中，Nb、V等合金元素溶解量的多少直接影響耐熱鋼在回火時析出相粒子的彌散析出，同時也影響固溶強化和析出強化等對耐熱鋼高溫力學性能的作用效果。一般來說，固溶溫度越高，合金元素的溶解量也越多；但是，過高的固溶溫度又可能使耐熱鋼組織出現(xiàn)對力學性能不利的δ鐵素體。因此，選擇合適的固溶熱處理制度，對提高耐熱鋼的綜合力學性能顯得尤為重要。

403Nb鋼屬于馬氏體耐熱鋼，是在AISI403鋼中添加約0.20%的Nb和≤0.10%的V研發(fā)而成。添加Nb的作用是為了在熱加工中析出NbC，完全防止1000℃左右Cr23C6的析出以改善熱加工特性，用0.05%V在800℃以下析出VC，以細化α相。含有一定量的Ni和Mo，不僅起到了平衡組織的作用，而且還細化晶粒，起到了固溶強化、提高回火抗力的作用。

實驗用403Nb耐熱鋼系采用堿性電弧爐+電渣重熔（ESR）冶煉，經(jīng)鍛造開坯后熱軋成Φ50mm的棒材，其化學成分（質(zhì)量分數(shù)，%）為：C0.16，Mn0.46，Si0.28，S0.002，P0.016，Cr11.98，Mo0.029，Nb0.22，V0.0128，Ni0.12，F(xiàn)e余量。將該棒材在850℃保溫1.9h后，爐冷至680℃再保溫5.7h后空冷，利用電火花切割技術(shù)沿棒材軸向截取長×寬×高為12mm×12mm×15mm的方塊試樣，用于隨后的固溶熱處理實驗和組織觀察與分析。

固溶處理在SX-2-1型管式電阻爐內(nèi)進行。固溶溫度取850、950、1050、1100、1150和1200℃，保溫時間均為1h，以使403Nb耐熱鋼中的碳化物能充分溶解。采用Thermo-Cala熱力學軟件計算、光學顯微鏡以及透射電子顯微鏡等對403Nb鋼在不同固溶溫度下析出相的溶解與析出行為，尤其是對析出物的成分、尺寸及其演化和δ鐵素體的析出條件等進行研究和分析。

結(jié)果表明：該耐熱鋼在高溫下主要存在M23C6和MX兩種碳化物；其中M23C6型碳化物在900℃左右就完全溶解，而MX型碳化物則相對穩(wěn)定，在固溶溫度超過1000℃時才開始緩慢溶解。隨著固溶溫度的升高，MX型碳化物顆粒逐漸減少且顆粒平均尺寸不斷長大，但其中非平衡成分的低Nb含量MX型碳化物不斷溶解，而平衡成分的高Nb含量MX型碳化物則不斷長大。在固溶溫度為1150℃時，403Nb鋼中開始析出對性能不利的δ鐵素體，且隨固溶溫度的升高，δ鐵素體含量逐漸增多。

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