氮合金化耐热奥氏体不锈钢是近几年研究和开发的一种新型材料。这些钢因为其很好的蠕变强度和与镍基高温合金相比具有显著的低成本，因此可作为超超临界燃煤电站中结构部件（如蒸汽透平、锅炉管等）的潜在材料。因为运行工厂的环境和经济原因，提高这些钢的蠕变强度引起众人的高度重视。
材料的蠕变性能取决于许多因素。其中最主要的是蠕变期间奥氏体基体中热稳定的纳米级颗粒的细的弥散、晶粒尺寸和晶界特性、有害相的析出等。只有选择正确的化学成分和最佳的热处理工艺条件才能获得最大的蠕变断裂寿命。近年来许多研究测定了这些钢的蠕变行为和蠕变特性。然而，很少涉及材料的工艺领域的相关工作。为此，迫切需要了解该材料工业适用的热处理工艺的可行性。通过掌握材料对热处理工艺的响应特性曲线，可以优化重要显微组织组分对材料蠕变性能的影响，即在高温和高压条件下长期服役过程中部件可以达到的最好性能。
本次研究的焦点是一种高氮铌稳定化耐热15Cr-15Ni奥氏体不锈钢，两种热处理工艺对其蠕变性能的影响。研究采用的奥氏体钢的基本化学成分见表1。
表１15Cr-15Ni钢的化学成分（wt%）
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C |
Cr |
Ni |
Mn |
Si |
Nb |
Mo |
Cu |
N |
B |
Al |
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0.1 |
14.8 |
14.8 |
4.28 |
0.47 |
0.75 |
1.16 |
3.0 |
0.21 |
0.007 |
0.057 |
采用传统的形变热处理（CTMT）和改进的形变热处理（MTMT）工艺生产这种高氮铌稳定化15Cr-15Ni奥氏体不锈钢。CTMT工艺包括1270℃×5h固溶处理→水淬→820℃×50h时效。MTMT工艺与CTMT工艺不同之处是在1270℃固溶处理后立即进行热塑性变形以及更长的时效（150h）时间。研究两种工艺路线获得的显微组织和蠕变性能。750℃蠕变试验显示采用MTMT工艺的断裂时间增加2倍。用透射电子显微镜测定蠕变显微组织，结果表明：采用MTMT工艺提高蠕变性能主要是因为奥氏体基体中细小的纳米级碳氮化物析出改善了分布均匀性；MTMT工艺对钢中铜析出物的密度和分布不产生影响。然而，与CTMT工艺相比MTMT工艺中蠕变延性急剧下降。可以认为显微组织中更细的再结晶晶粒产生了较高的晶界密度和在晶界处形成的粗大的M23C6析出物的体积分数较大是导致MTMT工艺中蠕变延性较低的主要原因。（心远）
