第３８卷２００２年５月
第５期
４９０４９４页
仓属学垃
ＡＣＴＡＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ３８
Ⅵａｙ２００２
Ｎ０５
ＰＰ．４９０４９４
高强耐蚀Ｎｉ—Ｃｏ—Ｃｒ高温合金的组织稳定性
刘仲青董建新张麦仓赵双群谢锡善
（，／Ｌ京科技大学材料科学与上ｆ宅学院北京１０００８３）
Ｇａｖｌｏｒ（１Ｄ．Ｓｍｉｔｌｌ
Ｓｐｅｃｉａｌ
ＭｅｔａｌｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｉｈｍ｜ｉｎｇｌＶｖＶ２５７０５．ＵＳＡ
摘要利卅ＳＥＭＴＦＭ硅Ｘ射栈衍射舒析北求观察Ｊ’高强耐汕Ｎｉ（１０ｃｒ高温台金小同温懂（７０４．７５０，８４９℃）长
期时技１０００ｈＲ７００ｃＫ期时效至５００８ｈ过群中的妒纵演变过陛坫果表明７００ｃ即使Ｋ期时技５００８｝１．１‘相忏【化缓
慢而丑没仃发现｜ｌＣＰ；目（如口卡Ｈ）晌忻卅当温睦斗亩到７５０ｃ－ｙ‘ｃ日迅速长大晶界上碳化物忻卅增多并析出片扶的
”州导致台金，中击生能下降浔『薯逃到８４９Ｃ时忻出太苗的”州．共至矸；成瑰氏巩织Ｊ１；镜由此ｌ可见该台垒在７００ｃ时具
肯较好的组烈隐记＿生
关键词Ｎｉ基曲温旨垒组织恒定性析出｝日
中图法分类号ＴＧｌ１６１文献标识码Ａ文章编号０１１２ｌ帅１（２００２）０５０４０００５
ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＴＡＢＩＬＩＴＹｏＦＨＩＧＨＳＴＲＥＮＧＴＨＡＮＤ
ＣｏＲＲｏＳＩｏＮＲＥＳＩＳＴＩＮＧＮｉＣｏ—ＣｒＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹ
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ＳｃｈｏＭ¨ｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｔｔｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｓ‘ｉｅｎ‘ＰＳ７Ｆｅｃｈｎｏｌｏｇ）ＢｅＵｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ１０００８３
党员的自我评价ＧａｇｌｏｒｄＤＳｍｃ￡『！
ＳｐｅｃｉａｌＭｍａｌｓＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｌｈｍｔｉｎｇｔｏｎＨ…ｒ２５７０ＵＳＡ
Ｃｏｔｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＤＯＮＧｄｉａｎｏｉｎ，ａｓｓｏｃｉａｔｅｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｔｅｌ：ｆｗ０）６２３３２８８＿｛Ｆ（ｚｘ：（０７０）６２３２７２８３
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Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２００１０８０ｌｉｎｒｅｖｉｓｅｄ（ｏｉｉｌｌ２００Ｉ０２
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ＣＯＦｌｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓｕｐｅｉａｌｌｏｙＷ＆８
ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｔｄｉｆｆｅｌｅｌｌｔｔｅｍｐｅｊａｔｍｆ７０４，７５０８４９ｆ）ｆｏｒ１０００ｈｌｏｎｇｔＰＩｍａｇｉｎｇａｎｄ７００℃ｕｐｔｏ
５００８ｈｕｓｉｎｇＳＥＮＩＴＥｈＩａｎｄＸｄｉｆｉｒａ（１ｉｏｎａｌｌａｌＶｂｔ＇ＳＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ１ｐｈａｓｅ
ｒｅｍａｉｎｓｒｅｌａｔｉｒｅｓｔａｂｉｌｉｔ、．ａｎｄＴＣＰｐｈａｓｅｓｕｃｈＯ－ｐｈａｓｅｈａｓｌｌＯｔｂｅｅｎｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｈｏｗｅ、ｒｅｒ．ｗｉｔｈ
ｉｎｃｌ、ｅａｓｉｎｇｔ｝ｌｅａｇｉｎｇｔｅｍｐｍ’ａｔｌｌｒｅｔｏ７５０℃．ｔｈｅｃｏａｒｓｅｎｉｎｇｒａｔｅｏｆ１’ｐｈａｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｒａｐｉｄｌｙ，Ⅳｐｈａｓｅｓ
ａｐｐｅａｒｅｄ，ａｎｄ３１２ａＣ“ｃａＩｌａｄｅｓｐｒｅｃｉｐｉｔａｌｉｅｎｉｎｃｔ’ｅａｓｅｄａｔｓｏｍｅｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｉｅｓＦｏｒ８４９Ｃａｇｉｎｇ
ｔｏ１０００１１，ｌｌＵｌｌｌｅｌｅｌｌｓ”ｐｈａｓｅｓｗＰｒｅｏｂｓｅｒ、，ｅｄＴｌｔｍｅｆｏｌｅ．ｔｈｅｔｅｓｔｅ（１ａｌｈｗｈａｓｇｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ＇
ａｔ７００（’．
ＫＥＹＷｏＲＤＳＮｉｂａｓｅＳＵｌ）ｅｒａｌｌｏｖ，ＳｔｒｌｌＣｔｌｌｒｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｌｌａｓｅ
随著工业的迅速发展屯能短救的削题日见安出为先进的７１｝０℃蒸汽超高温超临界锅炉．而关踺部件过热
了满足ｔ业发展厦壬ｆ：境保护的要求．，ＩＸ、顶提高电厂锅驴中过热嚣管了的使用性能、开发出斩的电厂锅炉过热器管道用钢目前．过热器管道一般在蒸汽压为２９０Ｐａ、温度勾５８０Ｃ下Ｔ作
．此时的效率仅为４５％左台，当蒸汽压提高到３７５Ｐａ、温度提高到７００ＰＲ干，电厂的效率可提高到５０％以卜＿ｌ－３为垃展２ｌ世纪高热效率燃煤火，』发电装霞的需要．美国与欧盟共同决定在２０１５年建市最
＋收虱』初稿口期：２００１０８ＯＩ、收尹Ｊ修改舶日期：２００１ｌＯ】２作者简介：刘仲青女１９７７年生．顷士生器管道外壁的温度已达７５０℃目前，尚没有一种高温合金可以满足奇¨此苛刻的要求，即７５０℃时．使用１０５ｈ后其高湖恃久强度为１００ＭＰａ，表面氧化腐蚀损失要小于ｌｌｌｌｌｌｌ．针对此菩求．美国特殊金属公司正在研制一种ＮｉＣｏＣｒ基高温台金（Ｉ、ＣＯＮＥＬ７４０）以满足７５０℃电站锅炉过热器管道的需求本文主要探讨了实验台金枉高温长期时效过程中的组织变化．从而了解该合金的热稳定性，为进一步发展该类台金奠定基础
１实验方法
实验合金的化学成分如表１所示合金的标准热处理
５期翊Ｊ仲青等：高强耐蚀ＮｉＣｏＣｒ高温台金的组织稳定性４９１—————————一————————————————————————————
表１台金的化学成舒
Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｎｄｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｔｅｓｔｅｄａｌｌｏｙｓ
（ＩｎａｓＮｆｒａｃｔｉｏｎ，％）ＨｅａｔＣＭｎＦｅＳＰＭｏＮｉＯｏＣＩＡｌＦｉ
＾ｂｌ００６０３０７０８０．００１８００１３０５７５５
４９０１８７１９８２４９７０８６６ｌ６８７２００２００３０２８ｌ０１Ｏ００２２０
０００２０５１５１７１７６１９２７２２９６０７２１６３１８７
表２室温下台金子忻出州的化学啦廿时计神结果
Ｔａｂｌｅ２Ｃａｌｃｕｌａｔｅｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｈａｓｅｓ
（ｎｌａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ，％）ＮｉＣｏＣｒＦｅＮｂＴｉＡ１ＭｏＣ，８０９４ｌ４７１３．８７３，７２
ＴｒａｃｅＴｒａｃｅＴｒａｃｅ一７９１２Ｏ０１Ｏ５０Ｏ０７７２８７５０５４２
Ｔｒａｃｅ一
７Ｔ６５００ｌ００６—
２５１１９７８一一一
５０５６ｌ００５一一３１１，１０１４００６Ｔｒａｃｅ一口０３３４１３０５８３６Ｔｒａｃｃ
Ｔｒａｃｅ一２１２３７４６１７４０Ｔｒａｃｅ４２
９６一ＭＣ０１０７９５０８９５００７１ｌ３８Ｍ２３Ｃ．、ＯＵ６００２７４２２Ｔｒａｃｃ２０５５
５１５
制度为１１５０ｃ，３０ＩＩｌｊｌｌ．ｗｑ＋８００Ｃ，１６ｔｌ，ＡＣ台金１于７００ｃ、经过不『司时间（１１６．５００，１０００１９８４．５００８ｈ）Ｒ寸效，而合金２则在不Ｍ的ｊ胁度下（５９３、７０４，７５０、８４９ｒ）时效１０００ｈ利用扫描电镜（ＳＥＭ（ＥＤＳ）），革取柙ｘ射线衍射卡日分析以及透射电镜（ＴＥＭｌ等手段研究了高温长｝｝Ｉｊ时效过程中的组织结掏和相变化觇律．揭示此台会在高温Ｋ！｝【ｊ使用过程中的｝Ｒ织稳定性
２实验结果
小学生综合素质评价手册家长评语２．１合金的组织
ＴｈｅｒｍｏＣａｌｃ是一套由瑞ｍ阜家丁学院Ｔ｜：发研制的通用热力学软件．可以计＂卅化。孕或冶金系统巾的复杂相平衡采用合金的典型成分（质量分数．％）：Ｃ（）０４Ｍｏ０５Ｆｅ１．Ｎｂ２．Ｔｉｌ７．Ａ１０９，Ｃｏ２０，Ｃｒ２５．条匀
图１台金忻ｍ丰日随温度变化的热力学¨算结粜Ｆｉｇ１
Ｔｈ—ｏｄｙｎａｍｌｃｌｙｃａｔｃｕｌａｔｅｄｏｆｔｈｅ
ｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｐｈａｓｅｓｉｎａｌｌｏｙｔｅｓｔｅｄ口ｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＮｉ，利用ｉ｛ｉ热力学ｉｔｌ）软件ｉｔ９实验台金析“；杯的哗尔分数随温度的变化规律结果如罔Ｉ昕ｕｉ由此可见：该合金除基体－外，还有强化相１’技碳ｆ匕物３ＩＣ和３１２３Ｃ６．随着时效时间的延长．１：稳定的１’嘤转变为稳定的叩桐．
而且可能析出ｄ，口，Ｐ等热力学下衡相从而彬响了台金的性能
表２为室温时该实验台金斧折出相对应的计锌化学成分．叭丧２计钟结果可以看｝ｉ；该台金的ＭＣ型碳化物土要是ＮｂＣ，而＾１２３ｃｎ土要为Ｃｒ２ａＣ（｛实验合金是以。７勾丰要强化相的ＮｉＣｏＣｒ摹高温台鲁戈验采用１０％ＨＣＩ＋ＣＨ３０Ｈ电解液萃取经林滞热处理后台金的微量第
－Ｎ．亍ｆ＝利用ｘ射线衍射进行分析、结果显，Ｒ：合金忻出的碳化物ｉ．萼是＾』２３Ｃ６和ＭＣ利川ＳＥＭ观察和ＸＲＤ分析可以得Ｈ；Ｍ２３Ｃ６型碳化物主要在品界上析出．而＾，Ｃ则弥散地分布址晶内
２．２时效温度对组织稳定性的影口自
实验合金经不同温度长期时效１０００ｈ后的硬度变ｆ七如图２所示从图中｜ｆ以香ｒｅ，：温度低于７５０℃．随时效温度的增ｎｕ．台金的硬度增由ｕ．而“１温度超过７５０ｃ时．硬度显著下降对应的微观组织分祈得出，随时效温度的增加，沿晶界干ｕ晶内部有碳化物析出．而且何长大趋势图３给出丁不同温度（７０４，７５０，８４９℃）ｒ时效１０００ｈ的组织形貌结合萃取相分析表明低于７０４℃时效１０００ｈ，｝要忻出ＭＣ和Ｍ２３Ｃｓ删碳化物：当温度提高到７５０℃时，除碳化物析出外，晶界上已肓板条状的叶相析出：温度提高到８４９℃时大量的叩卡日析卅．甚至出现魏氏体状的叶拍组织．而且品界碳比物粗化成网止交品系的卵Ｎｉ：｛Ｎｂ是稳定相，其大小、数量和形状适当时，对控制台会晶粒度，提高合会的冲击韧性和塑性是有益的但粗
４９２金属学报
图２时效温度埘硬嵯州搿响
Ｐｉｇ－２Ｅｌｌ＇ｅｔＬｔ，ｆａｇｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｒｄｎｅｓｓｆｌ０００ｈａｇ—
ｉｌｔｇ）
３８卷
图４１、ＩｏＪ韫憾时效１０００ｈ竹兮：１。中１７盯变化
Ｆｉｇ．４Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆ－７ｐｈａｓｅｉｎａｌｌｏｙａｇｅｄａＬｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｅｍｐｅｌｂｒ１０００ｈ
（ａ）７０４Ｃ∞）７５０（１忙）８４，９℃
而长的叩柑呈魂氏组织时．对合金的高温强度会产牛不
利的影响．｜４，８１
１’｝ＦＩ的析Ⅲ及粗化足彤响高滩台金ｍ长期时效过程
中，』Ｊ学性能的≠要原凶＾芝一国４显示了舟金的主要强
化相１７的粕化趋势随时效温度的增加．，’｝日明硅长
人：７０４℃时效１０００ｈ，１’十日约为４ｂ１１Ｉｎ：析当温度达
到８４９℃时．ｒ拥已经长大到约１５０ｒｉｍ，并且已经开
始溶解从５９３℃到７５０℃．随时效温度的增加．强化心脏增大的治疗方法
相一’的折出量增多．弥散强化效果增强．台金的硬度提图３不１刮温度时效ｌｏ。ｏｈ唇台金硅微组织变ｆｔ（ｓＥＭ）
高而随着日ｔ效温度的提高·当温度达到８４９℃时，１’
Ｆ‘ｇ３ｓＥＭｍｉ。ｍ。ｔ，。。ｔ㈣。。ｒｆｈ。ｔ州＾Ｉ。ｌｌ…。ｎ。。１０００ｈ卡日急剧长大一并产牛了７’相向叩相的转变一从而丧失了
５划刘仲青等：高强耐蚀Ｎ－ｃｏｃｒ高温合金ｔＩＮ．织稳定性４９３
肚子等待
图５对比Ｊ７实黔合令经５９３Ｐ和７０４Ｐ时效１０００ｈ后的冲击断口彩貌．可以看出：５９３℃时断ＬＪ明显属于韧寓删，当温度提高到７０４（１时则转变为滑晶型实际上．随时效温度增由¨．碳化物折卅增多且有长大趋势而晶界上的＾，２－｛（：６对镍基高温台金的性能有很大的影响．２．３时效时间对组织稳定性的影响
滚实验台金经７００Ｃ长期时效后的硬度变ｆ匕见罔６打：７００℃时效初期台金的硬度基本保持不变而随着时效时问的延长，从１９８４到５００８ｈ硬度略有ｌｊ降面过扫描电罐观察．７００ｃ时效不Ｍ时间（５００．１９８４，５００８ｈ）
图ｇ台靠，中书断【Ｊ形锦
Ｆｉｇ５ＦＩａｒｔｏｇ，ａｐｈｓ¨ｌｔｈｅｉｌｎｐａｃＬｅｄｓａｍｐｌｅｓ
ｆａ）５９３Ｃ１０００ｈｆｂｌ７０ｒｌ（１（）００１１
图６７００℃下时效ＲｅＩＮ对硬度的影响
Ｆｉｇ．６Ｅｆｆｅｃｔｏｆａｇｉｎｇｔｉｍｅａｔ７００Ｃｈａｌｄｎｅｓｓ的组织形貌吧图７
．随时效时间的增长．品界碳化物的析出稍有增加．但不太明显．对经７００ｃ５００８ｈ长期时效处理的样品进行ｘ射线衍射苹取十日分析．没有发观竹相的析Ⅲ这说明该实验台金币二７００℃下组织比较稳定７００℃长期时效组纵的变ｆ匕主要是强化相１７的长大刊崩透射电镜观察７００ｃ台金＇７的粗化趋势．ｆｆ丌图８所示７００ｃ时效１１６ｈ时．１’约为１０ｎｍ、当时效时间延Ｋ到１９８４ｈ时．１７长大到约４０１１１１１随着时效时间的延长．１７的形状也发生了改变时效初｝｝｝ｊ１’为球形随着时效时间的延长．１’变为方形由文献『６１叮知．’７｝目形状与基体晶恪错配有关当错阿ｔ度＜０２％时７’为球形当锚配卜＾升列０５％１Ｏ％时．变为立
圉７７００ｒ长期时效岳台金品界析出｝Ⅱ的变化
梦见前任找我复合Ｆｉｇ
７ＳＥＭｎｌｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｆｔｅｒａｇｉｎｇａｔ７００Ｃｆｏｒ５００ｈ（ａ）１９９４ｈ（１））ａｎｄ５００８ｈ㈦，ｓｈｏｗｉｎｇｏｂｖｉ—ｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｂｏｕｎｄａｒｙｐｒｅｃｉｐｉｔａｉｌｏｎ
ｐｈｚ口ｅ
４９４金属学报３８卷
图８７０９ｏ长期时效片占囊中－７的变化
Ｆｉｇ８ＴＥＭｉｍａｇｅｓｓｈｏｗｉｎｇ１’ｐｈａｓｅｃｏａｒｓｅｎｉｎｇｆｎｌａｌｌｏｙａｇｅｄａｔ７００Ｃｆｏｒ
方形：当错配达Ｉ．２５％以上后，变勾板条形由此叮见．时效过ｆ旱中１７相与基体１７问的错配度发生Ｊ，变化，导敛
１７机形状发生丁嵋显的变化因此．虽然该实验合金的耐蚀性能有了较大的提高．世苴组织稳定睦（』Ｌ其是ｏ７帽）
还需要进一步的完善
３结论
（１）为趟临界锅炉过热器管没计的高温耐蚀ＮｉＣｏ
Ｃｒ实验台金“，７们由主菩强ｆ匕相．经标准热处理悟析出
。ｐ壁乱ＭＣ郴＾Ｉ３ｓＣ０．
（２）ｃ玄实验合金７００ｃ以下有较好的组织稳定性经
５００８ｈ长期时效后．１７柑大小仅约为５０ｎｍ．而且没有
呈魂氏组织的Ｈ相出现．也没有一相的忻出
（３）台金趟过７００ｃ长期时效．强化卡丌－ｆ７粗化长大较陡７０４（时效１０００ｈ，１７相约为４５ｒｌｌＩ］；而当温度ｊ盍到８４９℃时．吖７相已经长大到约１５０ｌｌＩｌｌ．田此．浚台金７００℃以上的组织稳定性还需进一步完善参考文献
１］ｓｉｌｌ］ｔｈＧＩ），ＰａｔｅｌＳＪ，ＦａＩｉＮ（１ＣｏｍⅥｓｉｏｎ，１９９９；（５５）：ｔ２ｊＣａｓｔｅｌＩｏＰ，ＧｔｌｔｔｍａｎｎＶ．ＦａｒｒＮ，ＳｉｎｌｔｈＧ＾４ａｔｅｒＣｏ，～ｒｏｓ，２００Ｕ；５１７５６
３１ＳｍｉｔｈＧＤＰａｌｅｌＳＪ—ｏｍⅥｓｉｏｎ９９Ｈｏｕｓｔｏｎ：ＮＡＣＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｌ１９９９：５５
４］ＺｈｅｎｇＹＲＣｏｌｏｒＭｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃＩｎｖｅｓｔ姆ａｔｉｏｎ０，Ｓｕｐｅｒａｌ－ＩｏｙｓａｎｄＳｔｅｅｌｓＢｅｉｊｉｎｇ：ＮａｔｉｏｎａｌＤｅｆｅｎｃｅｌｎｄｕｓｔｙＰｒｅｓｓ，１９９９：１８６
（部运荣商温台金与钢的彩邑金悄研究北京：同防Ｔ业出版社１９９９：１８６１
５ｊＸｉｅＸＳ，ＤｏｎｇＪＸ，ＸｕＣ．ＡｃｔａＭｅｔａｌｌＳｉｎ，１９９９；
合适度
３５（ｓｕｐｐｌ２）２９
（谢妈善董建新像才金礴学报１９９９：３５ｔ增刊２）：２９）６］ＣｈｅｓｔｅｒＴＳｉｍｓＩＮｏｒｍａｎＳＳｔｏｌｏｆｆ，ＷｉｌｌｉａｍＣＨａｇｅｌ，Ｓｕ—ｐｅｒａｌｌｏｙＨＮｅｗＹｏｒｋＪｏｈｎｗｉｌｅｙ＆ＳｏｎｓＩｎｃ
１９８７：１０５
中医药知识讲座内容>三个春秋
