背景介紹
S30432不銹鋼是在ASTM S213 TP304H鋼管的基礎上，添加了一定量的Cu、Nb、N元素，開發的一種新型的18-8型奧氏體不銹鋼，同時由于降低了Mo、V等貴金屬元素，制造成本大幅降低。該鋼種因為具有較好的高溫強度和高溫抗氧化性能，被廣泛用于鍋爐高溫過熱器和再熱器部件上（工作溫度600~650℃）。
添加的Cu、Nb、N等元素，在固溶時完全溶解，失效過程中不斷在晶內析出。由于 Nb 與C(N)的親和力大于Cr 與C(N)的親和力，因此Nb會優先與C(N)反應生成NbC(N)，細小的NbC(N)顆粒尺寸較為穩定，可以起到彌散強化和沉淀強化的作用，并固定基體中的游離C(N)。同時彌散分布的幾納米ε-Cu 相具有沉淀強化作用，同時因為其為面心立方結構，與奧氏體基體共格，可以顯著提高合金的組織穩定性和高溫性能[1]。
但是在實際生產中，因為加工工藝的原因，NbC(N)會存在非常細小彌散分布的，也會有尺寸較大的（微米級）的一次析出相，其存在不但減少了基體中的固溶強化元素，且為M23C6 的析出提供了界面，降低了合金元素的強化效果，其尺寸和數量均應該嚴格控制[2]。
由于NbC(N)數量較多，人工完成工程量非常大，因此采用歐波同自主研發的OTS夾雜物分析系統可以自動統計出所有夾雜物的成分信息、尺寸形狀信息和分布情況等。
本文采用1種S30432奧氏體不銹鋼，其工藝路線：電爐+AOD+LF+VD+模鑄+鍛造處理，其化學成分元素符合如下所示的標準成分：
表1-1 S30432 奧氏體不銹鋼標準成分
實驗采用蔡司EVO15+EDS+OTS軟件，如圖1所示。實驗原理為：蔡司背散射電子探頭獲取成分襯度圖像，通過設定一定的灰度閾值，將夾雜物從基體中刪選出來，再通過能譜對所選顆粒進行成分分析，經過OTS軟件自帶標準庫的分類及處理，可以得到掃描區域所選夾雜物和析出相的所有成分、顆粒分布及形狀信息，如表1-1、1-2、圖2所示。掃描完成后也可以對感興趣的顆粒重新定位進行能譜的精確再分析。
圖1 蔡司EVO 設備及OTS軟件
表1-2 OTS采集區域的詳細信息
表1-3夾雜物分類情況
圖2 夾雜物分布圖
通過結果分析可以看出，采集夾雜物最小尺寸為1μm，在保證每個點至少有60000個計數的基礎上，該區域共831個顆粒，掃描時間只需要25min，保證準確率的基礎上效率非常高。通過OTS自帶的標準庫自動將夾雜物進行分類，結果顯示大部分的析出相為NbC（N），平均尺寸大約為3微米，分布不是非常均勻，有的區域分布有一定的方向性，呈條狀分布，因此為了提高強度和塑性，還需要進一步改善工藝，降低微米級NbC（N）的含量，同時使其更均勻的分布。
參考文獻：
【1】SEN I, AMANKWAH E, KUMAR N S, et al.Microstructure and mechanical properties of annealed SUS304H austenitic stainless steel with copper[J].Materials Science and Engineering: A, 2011, 528(13/14):4491-4499.
【2】王苗苗, 朱畢焱. 不同狀態下S30432 鋼析出相的分析[J]. 動力工程學報, 2010, 30(4): 281-283.
