以铁素体作母相的析出强化型15Cr钢通过添加Ni和采取水冷却的固溶化热处理后快速冷却在改善夏氏冲击特性的同时,到1万小时区域蠕变断裂强度比现存钢提高一倍。但是,添加Ni含量改善冲击特征有效性,但对长时间蠕变强度有降低的倾向。此次,日本物质材料研究机构为研究蠕变强度降低原因，改变添加Ni含量的15Cr铁素体钢细小组织和时效析出行为进行了观察,研究了有关和疲劳强度的关系。

 

   试验材料共有6种,基本1是无添加Ni钢为基本成分(MASS%)0.05C-15Cr-1Mo-0.2V-0.05N6-6W-3Co-0.04N-0.0038,其它5种钢是1种钢基础上分别添加0.4,0.8,1.2,1.6和2.0MASS%作供试验之用。供试验材都在真空高频熔炼炉生产出10KG钢锭,经热锻造直径约15MM圆钢棒,在1493K保温Min后水冷进行固溶化处理。蠕变试验在923K,1402240MPA应力范围进行最长约20000h。采用扫描型透过型电子显微镜。观察蠕变破坏材和923K下等温时效材。

 

    其试验结果有以下三点。(1)从923K的应力-断裂时间曲线可知,通过固溶化热处理此次开发钢蠕变强度有明显提高。最佳的材料约1万小时断裂强度约是原有钢的2倍。但是,伴随添加Ni量的增加蠕变强度稍有降低。(2)采用TEM观察添加0.4%Ni材在200MPA蠕变断裂材组织。从照片右侧可知,不论在923K,9000h蠕变试验后,铁素体相约有数百NM程度析出物均匀细小分散。其析出物结成位错网存在,开始形亚结晶。其次,从照片的左侧也观察到马氏体相和铁素体相不同在其内部有各样大小析出物稀少形成。在一部分马氏体组织进行恢复,位错密度显著降低区域也被观察到。(3)伴随添加Ni量增加马氏体相体积率增加,在2.0%Ni添加钢蠕变材也观察到马氏体组织的恢复。从上述结果可知,马氏休组织的恢复主要是固溶化的析出强化型15Cr钢蠕变强度的降低。因此,添加Ni钢有效提高冲击韧性,为提高组织高温稳定性得到最佳的长时间蠕变强度,从化学成分和热处理条件的控制是必要的。本文在这方面提供了技术依据,可以生产出添加Ni元素固溶化的15Cr铁素体不锈耐热钢。