热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响

doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2017.000993

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针对一种以Al作为主要强化元素的新型马氏体时效不锈钢，通过力学性能测试、光学显微镜观察和透射电子显微分析方法，研究不同的热处理温度对实验钢力学性能和微观组织的影响。结果表明：该实验钢的抗拉强度最高可达1876MPa，屈服强度可达1762MPa，具有良好的强韧性配合。固溶处理后形成了具有高密度位错的细小板条马氏体组织，在时效过程中，马氏体基体上弥散析出的NiAl相使其强度得到大幅度的提升。随着时效温度的提高，NiAl析出相颗粒逐渐长大粗化，从而使强度在到达峰值后迅速下降，出现了过时效现象。实验钢经过820℃固溶+（-70℃）冷处理+540℃时效处理后可获得良好的综合力学性能。

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关键词 ：马氏体时效不锈钢, Al元素强化, NiAl析出相, 时效处理, 力学性能

Abstract：

The mechanical properties and microstructure of tested steel strengthened via Al at different solution and aging temperatures were studied by mechanical property test, optical microscope and transmission electron microscope. The results show that the tensile strength and yield strength of tested steel reach up to 1876MPa and 1762MPa respectively, with the higher strength and better match of toughness. Fine lath martensite with high-density dislocations is formed after solution and the precipitation of dispersive NiAl phase from matrix makes the strength greatly improved during the aging. The strength of tested steel decreases rapidly after reaching peak due to the coarsening of particles, namely, overaging phenomenon occurs. The optimum comprehensive mechanical properties of tested steel can be obtained after solution treatment at 820℃, cold treatment at -70℃ and aging treatment at 540℃.

Key words： maraging stainless steel strengthening element Al NiAl precipitated phase aging treat-ment mechanical property

收稿日期: 2017-08-03 出版日期: 2019-06-17

中图分类号:

TG142.1

通讯作者: 金建军 E-mail: jianjun.jin@biam.ac.cn

作者简介: 金建军(1963-), 男, 硕士, 研究员, 从事高强度结构钢和不锈钢材料的研究工作, 联系地址:北京市81信箱72分箱(100095), E-mail:jianjun.jin@biam.ac.cn

引用本文:

王飞云, 金建军, 江志华, 王晓震, 胡春文. 热处理温度对新型马氏体时效不锈钢微观组织和性能的影响[J]. 材料工程, 2019, 47(6): 152-160.
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链接本文:

http://jme.biam.ac.cn/CN/10.11868/j.issn.1001-4381.2017.000993 或 http://jme.biam.ac.cn/CN/Y2019/V47/I6/152

Table 1 实验钢的化学成分(质量分数/%)

Fig.1 固溶温度对实验钢强度(a)与塑韧性(b)的影响

Fig.2 不同固溶温度下实验钢的显微组织
(a)800℃；(b)820℃；(c)840℃；(d)860℃

Fig.3 不同固溶温度下实验钢基体的TEM明场像
(a)800℃；(b)820℃；(c)840℃；(d)860℃

Fig.4 马氏体板条边界形貌(a)及选区电子衍射斑点(b)

Fig.5 实验钢经不同温度固溶，540℃时效处理后NiAl析出相的TEM暗场像
(a)820℃；(b)840℃；(c)860℃

Fig.6 时效温度对实验钢强度(a)、塑韧性(b)与显微硬度(c)的影响

Fig.7 不同时效温度下实验钢的显微组织 (a)固溶态; (b)400℃; (c)520℃; (d)580℃

Fig.8 实验钢经820℃固溶，500℃时效处理后的奥氏体形貌
(a)明场像; (b)暗场像; (c)选区电子衍射图

Fig.9 实验钢经820℃固溶，580℃时效处理后的奥氏体形貌
(a)明场像; (b)暗场像; (c)选区电子衍射图

Fig.10 实验钢经820℃固溶，不同温度时效处理后NiAl析出相的形貌 (a)400℃; (b)500℃; (c)520℃; (d)540℃; (e)560℃; (f)580℃

Fig.11 马氏体基体与NiAl析出相的TEM暗场像(a)与两相电子衍射图(b)

Fig.12 马氏体基体与NiAl析出相的高分辨电子显微像(a)，傅里叶变换图(b)与局部过滤放大像(c)

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