超超临界电站锅炉的使用寿命要求长达30～40年，因此对用于过热器、再热器的TP347H耐热钢在长期时效过程中的组织演变进行了系统的研究，同时利用热力学模拟计算的方法，揭示TP347H耐热钢中元素含量的改变对析出相的影响，特别是集中在作为主要强化相的MX研究，为开发新型耐热钢提供一定的理论依据。
试验钢为TP347H奥氏体耐热钢，其成分如表1所示。将试验钢管在箱式电阻炉中进行长期时效，时效温度为650℃，时效时间长达10000h。随后，将长期时效后的试样在硫酸铜盐酸水溶液中侵蚀后在SEM电镜下观察其组织特征。同时，为了观察其更细微的组织结构，采用双喷减薄的方法制备透射电镜样品，并在透射电镜下观察其组织，确定析出相。同时为了对其中的析出相进行更加深入地研究，采用高分辨透射电镜进行观察和分析。热力学计算使用Thermo-Calc计算软件与相应的Fe基数据库OTCFE，利用系统中自带的、各相的热力学特征函数进行计算。
表1 TP347H耐热钢化学成分（质量分数） %
TP347H
C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Nb
ASME标准
0.06～0.10
≤0.75
≤2.00
≤0.040
≤0.030
17.00～20.00
9.00～13.00
8*C～1.00
试验材料
0.07
0.35
1.35
0.016
0.003
18.08
11.22
0.68
研究结果表明：TP304H钢在固溶处理后存在未固溶的NbC相。650℃时效过程中在晶内析出富Nb、弥散分布的NbC相，在晶界上析出富Cr的M23C6相。通过热力学计算可知，MX相的数量随C和Nb含量的升高而增加。添加0.2%的N元素后，MX相为含有N、Nb、Cr和少量C的复杂碳氮化物。
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