,1118 北京科技大学学报 第30卷 铸造奥氏体不锈钢在实际服役温度下的热老化 6O0nm;用金相统计方法和磁性测量法获得铁素体 脆化速度是相当缓慢的，相关研究表明铸造奥氏体 含量值，其中磁性测量法使用强磁场振动样品磁强 不锈钢在400℃下与实际服役条件下的热老化机理 计（型号LDJ9600-1):利用透射电镜（型号H800) 相同可，因此将加速热老化实验温度设定为400℃. 和场发射扫描电镜（型号SUPRA55)观察微观组织 在实验过程中将未经老化材料和经100,300,1000 结构变化，并总结Z3CN2009M铸造奥氏体不锈钢 和3000h热老化后的材料制成五组样品进行分析， 的微观性能随老化时间变化特征 样品的显微组织特征均为奥氏体基体上分布着条带 状的铁素体，其中铁素体含量约占17%. 2实验结果 实验中使用电子探针显微分析仪（型号JEOL 2.1奥氏体和铁素体的主要元素分布 JXA8100)测定奥氏体和铁素体中主要金属元素的 图1是未经老化实验的原始样品的金相照片和 含量；使用纳米显微力学探针（型号Nano Indenter 背散射照片，使用电子探针显微分析仪对图1中的 DSC)在抛光浸蚀后的每组样品的铁素体和奥氏体 奥氏体和铁素体进行定量分析，定量分析结果见 各取10个压入点进行实验，条件参数设为压入深度 表2. (b) 400m JE0LCcp2司.V ×108100011mm 图1样品的金相照片(a)和背散射照片(b) Fig.1 Metallograph (a)and backscattered electron image (b)of a sample 表2电子探针定量分析结果（质量分数） Table 2 Result of EPMA quantitative analysis % 组织 Si Mn Cr Ni Mo Cu Co Fe 铁素体 1.307 1.021 25.278 5.675 0.23 0.096 0.041 64.999 奥氏体 1.162 1.135 19.437 9.459 0.20 0.141 0.011 67.736 定量分析结果显示，铁素体中的Cr、Mo和Si 5.5 等元素含量相对较高，而奥氏体中的Ni、Fe、Cu和 5.0 Mn等元素含量相对较高 2.2纳米压入硬度的变化规律 4.5 将五组样品抛光浸蚀后，分别在每个样品的奥 氏体和铁素体内部各取10个压入点进行实验，压入 铁素体 ◆一奥氏体 深度设为600nm,将10个卸载硬度值取平均值 图2是奥氏体和铁素体随老化时间增长的纳米压入 3.0 硬度的变化图. 500 10001500200025003000 从图2可以看出，在3000h的老化时间内， 老化时间h Z3CN2009M铸造奥氏体不锈钢中铁素体的纳米 压入硬度随老化时间而增加，而奥氏体的纳米压入 图2400℃温度条件下奥氏体和铁素体的纳米压入硬度与老化 硬度无明显变化，由于纳米显微力学探针的压入点 时间的关系 是在各相区随机选取的，每个样品同一相（奥氏体或 Fig.2 Nano indenter hardness changes of austenite and ferrite aged at400℃ 铁素体)的纳米压入硬度相差不大（标准差小于铸造奥氏体不锈钢在实际服役温度下的热老化 脆化速度是相当缓慢的‚相关研究表明铸造奥氏体 不锈钢在400℃下与实际服役条件下的热老化机理 相同［6］‚因此将加速热老化实验温度设定为400℃． 在实验过程中将未经老化材料和经100‚300‚1000 和3000h 热老化后的材料制成五组样品进行分析． 样品的显微组织特征均为奥氏体基体上分布着条带 状的铁素体‚其中铁素体含量约占17％． 实验中使用电子探针显微分析仪（型号 JEOL JXA－8100）测定奥氏体和铁素体中主要金属元素的 含量；使用纳米显微力学探针（型号 Nano Indenter DSC）在抛光浸蚀后的每组样品的铁素体和奥氏体 各取10个压入点进行实验‚条件参数设为压入深度 600nm；用金相统计方法和磁性测量法获得铁素体 含量值‚其中磁性测量法使用强磁场振动样品磁强 计（型号 LDJ9600－1）；利用透射电镜（型号 H－800） 和场发射扫描电镜（型号 SUPRA55）观察微观组织 结构变化‚并总结 Z3CN20－09M 铸造奥氏体不锈钢 的微观性能随老化时间变化特征． 2 实验结果 2∙1 奥氏体和铁素体的主要元素分布 图1是未经老化实验的原始样品的金相照片和 背散射照片．使用电子探针显微分析仪对图1中的 奥氏体和铁素体进行定量分析‚定量分析结果见 表2． 图1 样品的金相照片（a）和背散射照片（b） Fig．1 Metallograph （a） and backscattered electron image （b） of a sample 表2 电子探针定量分析结果（质量分数） Table2 Result of EPMA quantitative analysis ％ 组织 Si Mn Cr Ni Mo Cu Co Fe 铁素体 1∙307 1∙021 25∙278 5∙675 0∙23 0∙096 0∙041 64∙999 奥氏体 1∙162 1∙135 19∙437 9∙459 0∙20 0∙141 0∙011 67∙736 定量分析结果显示‚铁素体中的 Cr、Mo 和 Si 等元素含量相对较高‚而奥氏体中的 Ni、Fe、Cu 和 Mn 等元素含量相对较高． 2∙2 纳米压入硬度的变化规律 将五组样品抛光浸蚀后‚分别在每个样品的奥 氏体和铁素体内部各取10个压入点进行实验‚压入 深度设为600nm‚将10个卸载硬度值取平均值． 图2是奥氏体和铁素体随老化时间增长的纳米压入 硬度的变化图． 从图2可以看出‚在3000h 的老化时间内‚ Z3CN20－09M 铸造奥氏体不锈钢中铁素体的纳米 压入硬度随老化时间而增加‚而奥氏体的纳米压入 硬度无明显变化．由于纳米显微力学探针的压入点 是在各相区随机选取的‚每个样品同一相（奥氏体或 铁素体）的纳米压入硬度相差不大（标准差小于 图2 400℃温度条件下奥氏体和铁素体的纳米压入硬度与老化 时间的关系 Fig．2 Nano indenter hardness changes of austenite and ferrite aged at 400℃ ·1118· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷