■甄彩霞，馬慶朋，林 蘭，黃躍娟

■1．齊齊哈爾工程學(xué)院機(jī)電工程系，黑龍江 齊齊哈爾 161005;2．特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東 濟(jì)南 271219

馬氏體時(shí)效不銹鋼是一種超高強(qiáng)度鋼。時(shí)效強(qiáng)化是指合金元素經(jīng)過固溶處理后，第二相析出，產(chǎn)生位錯(cuò)強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化，從而使其強(qiáng)度增加。時(shí)效強(qiáng)化對馬氏體時(shí)效不銹鋼的超高強(qiáng)度貢獻(xiàn)最大。另外，在時(shí)效過程中還產(chǎn)生基體有序強(qiáng)化、晶粒細(xì)化強(qiáng)化，對強(qiáng)度也是有利的。本文研究了00Cr13Ni7Co5Mo4Ti馬氏體時(shí)效不銹鋼在時(shí)效處理過程中的組織和力學(xué)性能變化規(guī)律，以期為該鋼的熱處理工藝提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料和方法

試驗(yàn)材料:電解Fe，電解Ni，海綿Ti，高純 Mo、Co等中頻感應(yīng)高真空熔煉爐熔煉(5kg鋼錠)。試驗(yàn)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量%)為:C0．0092，Ti0．663，Cr13．283，Co5．36，Ni7．37，Mo3．598。鋼件經(jīng)過 950 ～ 1200℃固溶處理1h后，分別在430～550℃時(shí)效0．5h至12h。

2 結(jié)果與討論

2．1 固溶溫度的選擇

經(jīng)沖擊試驗(yàn)和拉伸試驗(yàn)顯示，隨著固溶溫度的升高，試樣的拉伸性能略有下降，塑性變化不大，在1050℃沖擊韌性取得最大值。金相觀察發(fā)現(xiàn)，隨固溶溫度的升高，再結(jié)晶晶粒逐漸長大，在晶粒中保持較多的還是板條狀馬氏體亞晶界，形貌未發(fā)生改變。通過TEM觀察:在固溶溫度較低時(shí)，板條寬度大約為0．2～1．0μm;在固溶溫度較高時(shí)，板條馬氏體寬度不變，但板條束變長，故強(qiáng)度和韌性均增加。因此將固溶溫度選擇在1050℃。

2．2 時(shí)效處理對力學(xué)性能的影響

在不同時(shí)效溫度下測定試樣鋼在1050℃/1h固溶處理的時(shí)效硬化曲線。可知，馬氏體時(shí)效不銹鋼時(shí)效硬化速度取決于時(shí)效溫度。時(shí)效溫度與時(shí)效硬化速度成正比，溫度提高，硬化速度加快，同時(shí)出現(xiàn)峰值的時(shí)間也縮短。此外，隨時(shí)效溫度降低，硬度峰值增大，溫度越低，硬度值越大。如在450℃時(shí)效時(shí)，硬度峰值為50．4HRC，到550℃時(shí)，時(shí)效硬度峰值降為44．5HRC。

2．3 時(shí)效處理對組織的影響

馬氏體時(shí)效不銹鋼在430℃時(shí)效處理1h時(shí)，TEM發(fā)現(xiàn)馬氏體組織依然保持板條狀和高密度位錯(cuò)，沒有發(fā)生明顯變化，未出現(xiàn)第二質(zhì)點(diǎn)。試樣鋼在430℃時(shí)效3h后，通過TEM及X衍射實(shí)驗(yàn)可知，馬氏體衍射花樣中出現(xiàn)了明顯的條紋及條狀析出相的衍射斑點(diǎn)。析出相斑點(diǎn)成環(huán)狀，分布均勻、彌散，而基體斑點(diǎn)被拉長。析出相的尺寸大約5～10nm。至?xí)r效9h時(shí)，確定該析出相為六方晶體結(jié)構(gòu)的η-Ni3Ti。當(dāng)時(shí)效溫度升至450℃，時(shí)效前3h內(nèi)，通過TEM觀察和X射線定量測定確定沒有產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)變奧氏體。達(dá)到峰時(shí)效時(shí)(時(shí)效9h)，在馬氏體基體密排面上析出Ni3Ti，并沿基體的密排晶向長大，與母相具有確定的位向關(guān)系:因此使試樣鋼得到了有效的強(qiáng)化。同時(shí)，逆轉(zhuǎn)變奧氏體出現(xiàn)在板條間。

逆轉(zhuǎn)變奧氏體呈薄片狀，沿板條狀馬氏體束分布，這種組織可以改善材料的韌性，而且對在馬氏體板條間的裂縫擴(kuò)展具有阻礙作用，同時(shí)由于馬氏體板條間密集排列而產(chǎn)生的位錯(cuò)前端所引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象也可以得到很好地減緩。研究認(rèn)為穩(wěn)定的殘余奧氏體薄膜存在于板條馬氏體之間對韌性是非常有利的。當(dāng)時(shí)效溫度至475℃時(shí)，經(jīng)短時(shí)間時(shí)效即有少量的逆轉(zhuǎn)變奧氏體在板條界形成，同時(shí)也形成塊狀?yuàn)W氏體。奧氏體薄膜便可能由這種塊狀?yuàn)W氏體會形成，因此可以改善鋼的韌性。

3 結(jié)論

(1)00Cr13Ni7Co5Mo4Ti馬氏體時(shí)效不銹鋼在1050℃進(jìn)行固溶處理，可以得到優(yōu)良的強(qiáng)度和韌性。

(2)時(shí)效溫度與時(shí)效硬化速度成正比，溫度提高，硬化速度加快，峰值出現(xiàn)時(shí)間也縮短。

(3)馬氏體時(shí)效不銹鋼在430℃ ～475℃時(shí)效后，Ni3Ti為主要時(shí)效析出相。經(jīng)時(shí)效處理后，其微觀組織為板條狀馬氏體和少量的殘余奧氏體。在馬氏體板條界形成的逆轉(zhuǎn)變奧氏體呈薄片狀，沿板條狀馬氏體束分布，這種組織可以改善材料的韌性。

［1］劉振寶，楊志勇，李全安，等．一種超高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效不銹鋼的組織轉(zhuǎn)變對力學(xué)性能的影響［J］．熱處理，2005，20(3):11-17．

［2］趙振業(yè)，李春志，李志，等．一種超高強(qiáng)度不銹鋼細(xì)化組織TEM研究［J］．航空材料學(xué)報(bào)，2005，25(2):1-2．