超超臨界火電站核心部件鍋爐過(guò)熱器和再熱器管道服役條件尤為惡劣，需要具備良好的抗高溫氧化、耐蒸汽腐蝕及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。Fe-Cr-Ni奧氏體不銹鋼是一種高性?xún)r(jià)比固溶強(qiáng)化型合金，其中Super304H鋼應(yīng)用更為廣泛，被大量作為火電關(guān)鍵部位備選材料。而本項(xiàng)目研究的Cr18Ni9NbTiN鋼是基于傳統(tǒng)Super304H鋼，通過(guò)優(yōu)化合金成分，加入適量的Ti，改良N含量冶煉而成，旨在控制碳氮化合物等沉淀相彌散析出，將位錯(cuò)強(qiáng)化與第二相強(qiáng)化相結(jié)合，以獲得更高的抗蠕變性能。
試驗(yàn)用新型Cr18Ni9NbTiN奧氏體不銹鋼，材料先經(jīng)鍛坯加工，截成Φ20mm×200mm圓柱試樣。于箱式電阻爐中進(jìn)行1100℃×5h固溶處理淬火后，制備成10mm×10mm×10mm的金相試樣，拋光、腐蝕后利用JSM-7001F型掃描電子顯微鏡觀察基材的顯微組織。
對(duì)固溶后試樣按GB/T 2039-1997《金屬拉伸蠕變及持久試驗(yàn)方不同法》加工。在RDL100型電子高溫蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)上進(jìn)行蠕變?cè)囼?yàn)，獲得650℃應(yīng)力下的蠕變曲線，蠕變應(yīng)力分別為220、240、260、280和300MPa。
重復(fù)應(yīng)力為220MPa的試驗(yàn)，分別在蠕變初期和穩(wěn)態(tài)階段保持載荷，噴水冷卻以獲得未回復(fù)的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)。沿軸向截取蠕變3個(gè)階段的試樣，采用SEM觀察不同階段試樣微觀組織演變，并觀察斷口形貌確定斷裂類(lèi)型，分析斷裂機(jī)理。采用雙噴電解減薄法制備透射樣，電解液成分為8%高氯酸乙醇溶液，雙噴溫度為-30℃，電流為24mA。利用JEM-2100型透射電子顯微鏡觀察蠕變不同階段位錯(cuò)組態(tài)變化。試驗(yàn)結(jié)果表明：
?。?）新型Cr18Ni9NbTiN奧氏體不銹鋼蠕變本質(zhì)為位錯(cuò)結(jié)構(gòu)變化。蠕變初始階段位錯(cuò)迅速增殖、纏結(jié)、束集，穩(wěn)態(tài)階段形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加速階段大量擴(kuò)展位錯(cuò)的出現(xiàn)共同延長(zhǎng)了合金蠕變壽命。
（2）蠕變過(guò)程中，晶內(nèi)彌散析出的NbN和TiN阻礙了位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，而（Cr，F(xiàn)e）23C6沿晶界析出呈鏈狀分布，其有效延緩了位錯(cuò)的湮滅，在第二相作用下合金抗蠕變性能顯著增強(qiáng)。
?。?）合金蠕變斷裂為沿晶脆性斷裂。晶界處的顯微空洞和三叉晶界處的楔形裂紋說(shuō)明蠕變斷裂是晶界空洞形核和三叉晶界處形核兩種機(jī)制共同作用的結(jié)果。