Al对310S耐热不锈钢高温拉伸性能的影响
文章来源：不锈钢管
作者：外链代发
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2022-06-13 08:29:13
通过压力机和手动轧制机对ＷＳ－４非自耗真空电弧炉熔炼制备的Ａｌ的质量分数为０％、２％、４％的310S耐热不锈钢在９５０～１２５０℃进行开坯轧制，研究不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢热轧板材在８００℃下的高温拉伸性能，用ＳＥＭ观察拉伸断口。结果表明：不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的合金，它们的高温抗拉强度均为２１０ＭＰａ左右，但当Ａｌ的质量分数增加到４％时，合金的热强性显著提高。３种合金拉伸断面均可以看到大小明显不同的显微韧窝，合金在断裂前经历了比较大的塑性变形，所以均为韧性沿晶断裂。随Ａｌ含量的增加，合金断口中的显微韧窝所占的比例随之增加。
310S耐热不锈钢是Ｃｒ的质量分数为２５％，Ｎｉ的质量分数为２０％的高Ｃｒ－Ｎｉ奥氏体耐热不锈钢，是具有比较好的应用前景的耐热不锈钢。在高温氧化环境中具有良好的高温力学性能，同时具有优良的耐蚀性，因此常用于炉管材料、石油化工、化肥厂转化炉。
高温合金的强化方式有奥氏体的固溶强化、晶界强化以及第二相强化。在Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ合金中加Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ等元素，引起晶格点阵的畸变，增强了固溶体原子键引力，也能够提高再结晶温度和延缓再结晶过程的进行。从而提高合金的高温性能，在镍基高温合金中已得到大量应用。
Ａｌ与Ｆｅ、Ｎｉ发生反应形成热力学稳定而且有序的金属间化合物，能够阻止位错的滑移和攀移。并且由于键的结合力比较强以及原子排列复杂，使得该合金具有低自扩散系数，能获得比较高的变形抗力，从而具有比较高的高温强度。加入这些微量元素吸附在晶界附近造成局部合金化，改善晶界性质，减缓了合金元素沿晶界扩散的过程，阻止了晶界上碳化物相和空穴的凝聚和长大，强化了晶界。
奥氏体耐热不锈钢的抗氧化性与其表面生成的氧化膜有很大的关系。奥氏体耐热不锈钢中加入适量Ａｌ元素，使钢表面氧化膜的组成以Ｃｒ２Ｏ３为主向Ｃｒ２Ｏ３和Ａｌ２Ｏ３转变。对Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ａｌ合金的研究表明，Ａｌ２Ｏ３膜稳定性好、结合能力强、致密性好、耐高温、生长缓慢。在高温和腐蚀性环境下，对材料本身具有长时间的保护作用，从而大大改善了合金的抗氧化性。为了获得足够的Ａｌ的氧化膜，必须有足够的Ａｌ加入，而且随着温度的升高、使用时间的延长以及环境的影响（如水蒸气氛围的变化、加载力的增大等），Ａｌ的加入量也要求相应增加。对于不同的使用材料，要根据其使用环境和使用寿命加入适量的元素。前期本课题组研究了Ａｌ元素对铸态310S钢的压缩性能和热轧态组织的影响及其作用机制和高温抗氧化性能的影响。
本文研究了不同Ａｌ含量的310S热轧态钢板的高温拉伸性能，揭示Ａｌ元素对高温拉伸性能的影响规律及作用机制，为含Ａｌ的310S不锈钢板材的研究和制备提供理论依据。
１试验过程
按表１设计的成分称取各种元素的粉末。放入ＱＭ－ＢＰ行星式球磨机中进行混合，用Ａｌ２Ｏ３陶瓷球作为球磨介质，球磨机转速在１５０ｒ／ｍｉｎ左右，混合８ｈ。把混合均匀以后的粉末在钢模中用压力机压成?２０ｍｍ×５０ｍｍ圆柱，熔炼电流为２５０Ａ，用氩气气氛对炉内样品进行保护，将压成的圆柱放在ＷＳ－４非自耗真空电弧中进行熔炼。熔炼的钢液在用水冷却的铜坩埚中保温２ｍｉｎ以后立即关闭电弧，在Ｃｕ模中凝固，合金重熔４～６次，经过几次重熔以后，使其组织的致密和元素分布均匀。
将熔炼好的合金块状固体打磨掉表面氧化皮、缺陷。在炉中的保温时间为３０～４０ｍｉｎ，用千斤顶配套特制夹具进行热压开坯，开坯温度为１２００℃，开坯压力为６０～８０ＭＰａ，进行８～１０道次的热压开坯，开坯变形量约为６０％。
开坯以后的试样用线切割加工成３０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍ的块状材料，采用手动轧制机进行高温轧制；试样轧制温度为１２００℃，炉内保温时间５ｍｉｎ，轧制道次１６～２０道次，轧制以后总的变形量约为４０％，也就是厚度为３ｍｍ的板材试样。在轧制结束以后，各合金在４００℃下保温２ｈ，去应力退火，目的是为消除试样开坯和轧制过程中产生的内应力。
利用ＥＰＭＡ－１６００电子探针对３号合金各元素进行分析，结果如表２所示。１号和２号合金除了Ａｌ元素的含量不同，其他元素的含量不变。
参照《金属材料高温拉伸试验》国家标准ＧＢ／Ｔ４３３８—１９９５的技术要求，将不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材加工成图１所示的高温拉伸试样。用岛津ＡＴ－１０试验机做高温拉伸试验，最大载荷１００ｋＮ，拉伸速度０．３ｍｍ／ｍｉｎ，拉伸温度８００℃。每个参数的合金进行３次拉伸测试，根据载荷－位移曲线计算出相应的应力和应变值，求其平均值，得出应力－应变（σ－ε）曲线。根据绘制出的σ－ε曲线，确定出每种合金成分的屈服强度、抗拉强度以及伸长率。
利用ＪＳＭ－６７００Ｆ扫描电子显微镜对各断口的形貌进行观察。
２试验结果
２．１高温拉伸性能
图２为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃时的应力－应变曲线。可以看出，各合金均具有良好的塑性变形特征。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的合金的高温强度明显低于Ａｌ的质量分数为４％的合金，而伸长率大大高于后者。
图３为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的屈服强度和抗拉强度。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的屈服强度相近，分别为１６３和１６２ＭＰａ。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，合金的高温屈服强度显著提高，为２２９ＭＰａ。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的抗拉强度基本不变，分别为２１３和２１０ＭＰａ。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，合金的抗拉强度增加，为２７３ＭＰａ。由此可以看出，Ａｌ的质量分数不大于２％时，对合金的高温强度影响不大，随着Ａｌ含量的继续增加，合金的高温强度显著提高。
图４为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的伸长率。随着Ａｌ含量的增加，合金的伸长率先升高后降低，Ａｌ的质量分数为２％时具有最大的伸长率，为３６％。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为４％的合金，其伸长率分别为２８．２％和２５．５％。上述结果表明，Ａｌ的质量分数为２％能够使310S的高温塑性提高，但是不利于高温抗蠕变性能，而Ａｌ的质量分数为４％有利于高温抗蠕变性能的提高。
２．２高温拉伸断口的形貌观察
图５为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材８００℃拉伸后的断口形貌。可以看出，３种合金的晶界上均可以看到明显的显微韧窝，且合金在断裂前经历了较大的塑性变形，３种合金的高温断裂方式均为沿晶韧性断裂。
３讨论
Ａｌ元素加入以后，在铸态下，Ａｌ原子固溶在其奥氏体基体中。基体上只有少量的Ｃｒ７Ｃ３的析出物，并没有发生Ａｌ元素的富集现象，从而可以看出在铸态时没有形成Ａｌ４Ｃ３的析出物。当把试件进行高温下开坯、轧制以后，晶格发生严重畸变，Ａｌ原子在奥氏体基体中的溶解度随之降低，多余的Ａｌ原子从基体中析出来。由于奥氏体耐热不锈钢中Ｎｉ的质量分数为２０％左右，相对较低，Ａｌ原子容易与Ｃ原子结合，没有形成（Ｆｅ，Ｎｉ）Ａｌ金属间化合物，而是以富Ａｌ的颗粒状Ａｌ４Ｃ３相析出。以前的研究表明，Ａｌ元素的含量越高，富集现象越严重。由于形成了Ａｌ４Ｃ３的析出物，从而大大降低了形成析出物Ｃｒ７Ｃ３可支配的Ｃ原子个数。
从显微组织中，可以看到３种合金的组织致密，元素分布均匀。１号合金与２号合金相比，高温强度基本没有变化。可以看出，相对于１号合金（图６（ａ），白色相为Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ组成的γ基体，黑色相是由Ｃｒ和Ｃ组成的Ｃｒ７Ｃ３）的黑色相是呈团聚状分布的Ｃｒ７Ｃ３，２号合金，如图７（ａ）所示（由γ基体＋白色颗粒状Ｃｒ７Ｃ３＋黑色大颗粒状Ａｌ４Ｃ３＋黑色小颗粒状（Ｆｅ，Ｎｉ）Ａｌ金属间化合物组成），Ｃｒ７Ｃ３的尺寸明显增大，但是数量大大减少，形貌上呈现出断续的链条状分布，同时基体内形成了一定量富Ａｌ的沉淀相Ａｌ４Ｃ３。Ａｌ元素加入以后，使Ｃｒ７Ｃ３的数量减少，随之对位错运动和晶界滑移的阻碍作用也变小，减弱了析出物Ｃｒ７Ｃ３的沉淀强化作用，强度本应大幅度降低，但Ａｌ的加入使基体内晶界上形成了细而稳定的弥散的Ａｌ４Ｃ３颗粒（质量分数约为２．７％），这些Ａｌ４Ｃ３颗粒阻碍了位错的运动和晶界的滑移，补充了Ｃｒ７Ｃ３在高温下对位错的阻碍作用，因此加入质量分数为２％的Ａｌ之后，材料的高温强度基本没有变化。当Ａｌ的质量分数增大到４％时（３号合金），３号合金的高温强度明显高于１、２号合金，Ｃｒ７Ｃ３的含量进一步减少，并且Ａｌ４Ｃ３的含量显著增加（图８）。
不同Ａｌ含量的合金的Ｘ射线衍射图如图９所示，合金都是奥氏体基体。奥氏体耐热不锈钢进行高温拉伸变形，在加载时的均匀变形过程中，合金内部在缺陷处、应力集中的局部区域会出现微孔，而且这些微孔会不断形成长大，同时相邻的区域内也有新的微孔形成长大。逐渐长大的微孔相遇连接合并，形成细微的裂纹，在产生裂纹的部位发生新的应力集中。在这一过程中，由于温度较高，晶界具有粘滞性，原子的活动能力相对比较高。微孔也处于热激活状态，加载中微孔不断地发生相互吞并和聚合，从而微孔的数量增多，体积增大。
当应力超过材料的屈服强度时，310S耐热不锈钢发生塑性变形。在应力作用下，夹杂物、析出相周围发生位错堆积，析出物粒子大大地阻碍了位错的运动，而在夹杂物周围和金属的界面上进一步产生大量的微孔。位错源不断地产生新的位错，滑移面上的位错不断被推向微孔，导致微孔迅速扩展长大。高温状态下，晶界以及析出物对位错的阻碍作用降低，位错在滑移面上的运动速度加快。微孔的扩展速度加快，吞并长大形成较大的微孔。相对而言，Ａｌ４Ｃ３颗粒热稳定性没有Ｃｒ７Ｃ３好（一般情况下，Ａｌ４Ｃ３颗粒在１４００℃时还是稳定的）。在高温变形过程中，Ａｌ４Ｃ３颗粒对位错的阻碍作用远大于Ｃｒ７Ｃ３颗粒对位错的阻碍作用。
合金的塑性随Ａｌ含量的增加先增加后降低，与未含Ａｌ的310S相比，质量分数为２％的310S合金的高温塑性有所提高。由于其合金基体组织中碳化物（Ｃｒ７Ｃ３颗粒）的尺寸相对于未含Ａｌ的合金有所增大，而粗大的析出相利于合金的形变。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，虽然碳化物的尺寸进一步增大，但合金中Ａｌ４Ｃ３的含量增加，微细的析出相强化了奥氏体基体，影响了钢的动态再结晶，沿晶界分布的微细析出相产生应力集中，引起沿晶断裂。含Ａｌ的310S耐热不锈钢的伸长率不是随着Ａｌ含量的增大而增大的，而是在Ａｌ的质量分数为２％时达到了最大值。
310S耐热不锈钢是Ｃｒ的质量分数为２５％，Ｎｉ的质量分数为２０％的高Ｃｒ－Ｎｉ奥氏体耐热不锈钢，是具有比较好的应用前景的耐热不锈钢。在高温氧化环境中具有良好的高温力学性能，同时具有优良的耐蚀性，因此常用于炉管材料、石油化工、化肥厂转化炉。
高温合金的强化方式有奥氏体的固溶强化、晶界强化以及第二相强化。在Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ合金中加Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ等元素，引起晶格点阵的畸变，增强了固溶体原子键引力，也能够提高再结晶温度和延缓再结晶过程的进行。从而提高合金的高温性能，在镍基高温合金中已得到大量应用。
Ａｌ与Ｆｅ、Ｎｉ发生反应形成热力学稳定而且有序的金属间化合物，能够阻止位错的滑移和攀移。并且由于键的结合力比较强以及原子排列复杂，使得该合金具有低自扩散系数，能获得比较高的变形抗力，从而具有比较高的高温强度。加入这些微量元素吸附在晶界附近造成局部合金化，改善晶界性质，减缓了合金元素沿晶界扩散的过程，阻止了晶界上碳化物相和空穴的凝聚和长大，强化了晶界。
奥氏体耐热不锈钢的抗氧化性与其表面生成的氧化膜有很大的关系。奥氏体耐热不锈钢中加入适量Ａｌ元素，使钢表面氧化膜的组成以Ｃｒ２Ｏ３为主向Ｃｒ２Ｏ３和Ａｌ２Ｏ３转变。对Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ａｌ合金的研究表明，Ａｌ２Ｏ３膜稳定性好、结合能力强、致密性好、耐高温、生长缓慢。在高温和腐蚀性环境下，对材料本身具有长时间的保护作用，从而大大改善了合金的抗氧化性。为了获得足够的Ａｌ的氧化膜，必须有足够的Ａｌ加入，而且随着温度的升高、使用时间的延长以及环境的影响（如水蒸气氛围的变化、加载力的增大等），Ａｌ的加入量也要求相应增加。对于不同的使用材料，要根据其使用环境和使用寿命加入适量的元素。前期本课题组研究了Ａｌ元素对铸态310S钢的压缩性能和热轧态组织的影响及其作用机制和高温抗氧化性能的影响。
本文研究了不同Ａｌ含量的310S热轧态钢板的高温拉伸性能，揭示Ａｌ元素对高温拉伸性能的影响规律及作用机制，为含Ａｌ的310S不锈钢板材的研究和制备提供理论依据。
１试验过程
按表１设计的成分称取各种元素的粉末。放入ＱＭ－ＢＰ行星式球磨机中进行混合，用Ａｌ２Ｏ３陶瓷球作为球磨介质，球磨机转速在１５０ｒ／ｍｉｎ左右，混合８ｈ。把混合均匀以后的粉末在钢模中用压力机压成?２０ｍｍ×５０ｍｍ圆柱，熔炼电流为２５０Ａ，用氩气气氛对炉内样品进行保护，将压成的圆柱放在ＷＳ－４非自耗真空电弧中进行熔炼。熔炼的钢液在用水冷却的铜坩埚中保温２ｍｉｎ以后立即关闭电弧，在Ｃｕ模中凝固，合金重熔４～６次，经过几次重熔以后，使其组织的致密和元素分布均匀。
将熔炼好的合金块状固体打磨掉表面氧化皮、缺陷。在炉中的保温时间为３０～４０ｍｉｎ，用千斤顶配套特制夹具进行热压开坯，开坯温度为１２００℃，开坯压力为６０～８０ＭＰａ，进行８～１０道次的热压开坯，开坯变形量约为６０％。
开坯以后的试样用线切割加工成３０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍ的块状材料，采用手动轧制机进行高温轧制；试样轧制温度为１２００℃，炉内保温时间５ｍｉｎ，轧制道次１６～２０道次，轧制以后总的变形量约为４０％，也就是厚度为３ｍｍ的板材试样。在轧制结束以后，各合金在４００℃下保温２ｈ，去应力退火，目的是为消除试样开坯和轧制过程中产生的内应力。
利用ＥＰＭＡ－１６００电子探针对３号合金各元素进行分析，结果如表２所示。１号和２号合金除了Ａｌ元素的含量不同，其他元素的含量不变。
参照《金属材料高温拉伸试验》国家标准ＧＢ／Ｔ４３３８—１９９５的技术要求，将不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材加工成图１所示的高温拉伸试样。用岛津ＡＴ－１０试验机做高温拉伸试验，最大载荷１００ｋＮ，拉伸速度０．３ｍｍ／ｍｉｎ，拉伸温度８００℃。每个参数的合金进行３次拉伸测试，根据载荷－位移曲线计算出相应的应力和应变值，求其平均值，得出应力－应变（σ－ε）曲线。根据绘制出的σ－ε曲线，确定出每种合金成分的屈服强度、抗拉强度以及伸长率。
利用ＪＳＭ－６７００Ｆ扫描电子显微镜对各断口的形貌进行观察。
２试验结果
２．１高温拉伸性能
图２为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃时的应力－应变曲线。可以看出，各合金均具有良好的塑性变形特征。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的合金的高温强度明显低于Ａｌ的质量分数为４％的合金，而伸长率大大高于后者。
图３为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的屈服强度和抗拉强度。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的屈服强度相近，分别为１６３和１６２ＭＰａ。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，合金的高温屈服强度显著提高，为２２９ＭＰａ。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为２％的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的抗拉强度基本不变，分别为２１３和２１０ＭＰａ。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，合金的抗拉强度增加，为２７３ＭＰａ。由此可以看出，Ａｌ的质量分数不大于２％时，对合金的高温强度影响不大，随着Ａｌ含量的继续增加，合金的高温强度显著提高。
图４为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材在８００℃下的伸长率。随着Ａｌ含量的增加，合金的伸长率先升高后降低，Ａｌ的质量分数为２％时具有最大的伸长率，为３６％。不含Ａｌ和Ａｌ的质量分数为４％的合金，其伸长率分别为２８．２％和２５．５％。上述结果表明，Ａｌ的质量分数为２％能够使310S的高温塑性提高，但是不利于高温抗蠕变性能，而Ａｌ的质量分数为４％有利于高温抗蠕变性能的提高。
２．２高温拉伸断口的形貌观察
图５为不同Ａｌ含量的310S耐热不锈钢板材８００℃拉伸后的断口形貌。可以看出，３种合金的晶界上均可以看到明显的显微韧窝，且合金在断裂前经历了较大的塑性变形，３种合金的高温断裂方式均为沿晶韧性断裂。
３讨论
Ａｌ元素加入以后，在铸态下，Ａｌ原子固溶在其奥氏体基体中。基体上只有少量的Ｃｒ７Ｃ３的析出物，并没有发生Ａｌ元素的富集现象，从而可以看出在铸态时没有形成Ａｌ４Ｃ３的析出物。当把试件进行高温下开坯、轧制以后，晶格发生严重畸变，Ａｌ原子在奥氏体基体中的溶解度随之降低，多余的Ａｌ原子从基体中析出来。由于奥氏体耐热不锈钢中Ｎｉ的质量分数为２０％左右，相对较低，Ａｌ原子容易与Ｃ原子结合，没有形成（Ｆｅ，Ｎｉ）Ａｌ金属间化合物，而是以富Ａｌ的颗粒状Ａｌ４Ｃ３相析出。以前的研究表明，Ａｌ元素的含量越高，富集现象越严重。由于形成了Ａｌ４Ｃ３的析出物，从而大大降低了形成析出物Ｃｒ７Ｃ３可支配的Ｃ原子个数。
从显微组织中，可以看到３种合金的组织致密，元素分布均匀。１号合金与２号合金相比，高温强度基本没有变化。可以看出，相对于１号合金（图６（ａ），白色相为Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ组成的γ基体，黑色相是由Ｃｒ和Ｃ组成的Ｃｒ７Ｃ３）的黑色相是呈团聚状分布的Ｃｒ７Ｃ３，２号合金，如图７（ａ）所示（由γ基体＋白色颗粒状Ｃｒ７Ｃ３＋黑色大颗粒状Ａｌ４Ｃ３＋黑色小颗粒状（Ｆｅ，Ｎｉ）Ａｌ金属间化合物组成），Ｃｒ７Ｃ３的尺寸明显增大，但是数量大大减少，形貌上呈现出断续的链条状分布，同时基体内形成了一定量富Ａｌ的沉淀相Ａｌ４Ｃ３。Ａｌ元素加入以后，使Ｃｒ７Ｃ３的数量减少，随之对位错运动和晶界滑移的阻碍作用也变小，减弱了析出物Ｃｒ７Ｃ３的沉淀强化作用，强度本应大幅度降低，但Ａｌ的加入使基体内晶界上形成了细而稳定的弥散的Ａｌ４Ｃ３颗粒（质量分数约为２．７％），这些Ａｌ４Ｃ３颗粒阻碍了位错的运动和晶界的滑移，补充了Ｃｒ７Ｃ３在高温下对位错的阻碍作用，因此加入质量分数为２％的Ａｌ之后，材料的高温强度基本没有变化。当Ａｌ的质量分数增大到４％时（３号合金），３号合金的高温强度明显高于１、２号合金，Ｃｒ７Ｃ３的含量进一步减少，并且Ａｌ４Ｃ３的含量显著增加（图８）。
不同Ａｌ含量的合金的Ｘ射线衍射图如图９所示，合金都是奥氏体基体。奥氏体耐热不锈钢进行高温拉伸变形，在加载时的均匀变形过程中，合金内部在缺陷处、应力集中的局部区域会出现微孔，而且这些微孔会不断形成长大，同时相邻的区域内也有新的微孔形成长大。逐渐长大的微孔相遇连接合并，形成细微的裂纹，在产生裂纹的部位发生新的应力集中。在这一过程中，由于温度较高，晶界具有粘滞性，原子的活动能力相对比较高。微孔也处于热激活状态，加载中微孔不断地发生相互吞并和聚合，从而微孔的数量增多，体积增大。
当应力超过材料的屈服强度时，310S耐热不锈钢发生塑性变形。在应力作用下，夹杂物、析出相周围发生位错堆积，析出物粒子大大地阻碍了位错的运动，而在夹杂物周围和金属的界面上进一步产生大量的微孔。位错源不断地产生新的位错，滑移面上的位错不断被推向微孔，导致微孔迅速扩展长大。高温状态下，晶界以及析出物对位错的阻碍作用降低，位错在滑移面上的运动速度加快。微孔的扩展速度加快，吞并长大形成较大的微孔。相对而言，Ａｌ４Ｃ３颗粒热稳定性没有Ｃｒ７Ｃ３好（一般情况下，Ａｌ４Ｃ３颗粒在１４００℃时还是稳定的）。在高温变形过程中，Ａｌ４Ｃ３颗粒对位错的阻碍作用远大于Ｃｒ７Ｃ３颗粒对位错的阻碍作用。
合金的塑性随Ａｌ含量的增加先增加后降低，与未含Ａｌ的310S相比，质量分数为２％的310S合金的高温塑性有所提高。由于其合金基体组织中碳化物（Ｃｒ７Ｃ３颗粒）的尺寸相对于未含Ａｌ的合金有所增大，而粗大的析出相利于合金的形变。当Ａｌ的质量分数增加到４％时，虽然碳化物的尺寸进一步增大，但合金中Ａｌ４Ｃ３的含量增加，微细的析出相强化了奥氏体基体，影响了钢的动态再结晶，沿晶界分布的微细析出相产生应力集中，引起沿晶断裂。含Ａｌ的310S耐热不锈钢的伸长率不是随着Ａｌ含量的增大而增大的，而是在Ａｌ的质量分数为２％时达到了最大值。
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