Page 16 - 理化检验-物理分册2025年第三期

王 闯，等：高温服役HR3C耐热钢的显微组织变化

图 4 部分用于测量晶界宽度的 HR3C 钢试样 SEM 形貌
相的种类，对6号试样进行能谱分析，结果如图6和
表1所示。Nb(C，N)相主要是供货态钢管中原有的
富Nb相，尺寸较大、形状不规则、塑性较差，且与基
体结合力较弱，但该相在服役过程中不会发生明显
变化。由图6可知： 谱图1位置为晶内大尺寸第二相，
富含Nb、N元素，结合其形貌可知，该相应为富Nb相；
谱图2位置为宽度明显增大的晶界；谱图3位置为晶
内小尺寸单颗粒第二相，谱图2，3位置的第二相化
学成分相同，主要成分为Fe、Cr、Ni元素，且含量相
近，为同种第二相，结合其所处位置及形貌，可知该
相为M 23 C 6 相；谱图4位置即为σ 相，该相位于三晶
交界处，主要化学成分为Fe、Cr、Ni元素。表1已排
图 5 HR3C 钢试样晶界宽度测量结果
除C元素后重新进行归一化处理。
始出现大尺寸第二相，且部分大尺寸第二相在制样
M 23 C 6 相在晶界及晶内均有析出，但多分布于晶
过程中脱落。
界，尤其是大角晶界处，极易引起晶界的脆性，且随
晶内第二相虽然难以进行定量，但根据试样的
着服役时间的延长，M 23 C 6 相快速长大，在晶界上形
SEM形貌，可大致将晶内第二相的析出情况分成
成链条状或颗粒状，晶内的M 23 C 6 相粗化后形状不规
4类。第一类（1号试样）晶内只分布着零星的大尺
寸第二相；第二类（2，3号试样）晶内有少量的细小 则；晶界上已经析出的M 23 C 6 相会继续向着晶内生长
颗粒状或针状第二相；第三类（4号试样）晶内第二 而变大变厚。NbCrN相分布在晶界附近和基体中，
相开始粗化，部分第二相与晶界第二相尺寸相近，且 主要分布在位错线上，呈触须状或短棒状，不会因时

局部有颗粒状、针状和短棒状第二相密集析出；第四 效时间的延长而发生明显粗化，但数量会大幅增多。
类（5，6号试样）晶内遍布密集析出的颗粒状、不规 5号和6号试样晶内密集析出的针状、短棒状的第二
则状、针状、短棒状的第二相。 相均为NbCrN相。
2.4 能谱分析 此外，在700 ℃和750 ℃长期时效过程中，HR3C
为确定HR3C钢在高温服役过程中析出第二 钢晶界会析出四方结构的σ 相 [12] ，且σ 相会使奥氏

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