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利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、场发射透射电子显微镜、能谱分析、X射线衍射及硬度等试验方法研究了不同热处理工艺对一种高氮含硫铸造奥氏体耐热钢的显微组织和硬度的影响。得到结论如下： 试验钢铸态显微组织由树枝状的奥氏体晶粒和共晶组织以及少量呈球形的硫化锰组成，共晶组织中的碳化物呈典型的鱼骨状形貌特征，类型有M6C-型（M主要为Fe、W、Cr、Mo）和MX-型（M主要为Nb，X为C和N）。 试验钢在经过1200℃保温15min和1h及1250℃保温1h固溶处理后，随着固溶温度的升高和保温时间的延长，骨架状碳化物中的M6C-型碳化物逐渐溶解，而MX-型碳氮化物颗粒球化并长大，硬度逐渐降低。 经过1200℃固溶15min处理，450℃-750℃时效1h处理之后，随着时效温度的升高，骨架状碳化物变化不大，硬度先升高后降低，在600℃时效1h时，由于奥氏体晶粒内部有M6C-型析出相出现，硬度达到最大值（32.6HRC）。 经过1200℃固溶15min处理，时效温度为600℃、650℃和700℃，时效时间为10h-100h时，随着时效时间的延长，骨架状碳化物逐渐发生溶解。当600℃时效80h、650℃时效60h和700℃时效10h时，奥氏体晶粒内部析出MX-型碳氮化物，同时存在M6C-型碳化物；在700℃时效80h时，奥氏体晶粒内部析出较多σ-型金属间化合物，分布均匀，随着时效时间的延长，析出相的量有所增加。当时效温度为600℃与650℃时，硬度值先减小后逐渐增大，增大趋势较缓慢，在600℃时效1000h时，硬度值又出现降低现象；当在700℃时效10h-100h时，由于在奥氏体晶粒内部出现σ析出相，都比600℃和650℃时效10h-100h后的硬度值大，且随着时效时间的延长，硬度值逐渐变大。 经过1250℃固溶1h处理，骨架状碳化物中的M6C-型碳化物发生大量溶解，时效温度为600℃、650℃和700℃，时效时间为10h-100h时，随着时效时间的延长， M6C-型碳化物的变化不大，MX-型碳氮化物，随着时效温度的升高以及时效时间的延长，发生长大现象；当时效温度为600℃与650℃时，硬度值出现先增大后减小再增大的变化趋势，但600℃的增大速度较650℃的增大速度缓慢；当在700℃时效10h-100h时，都比600℃和650℃时效10h-100h后的硬度值大，且随着时效时间的延长，硬度值逐渐变大。