马氏体时效钢带状组织产生的原因及消除方法

关于马氏体的形成机理及马氏体形态分析上世纪60年代以来，人们在马氏体形态方面进行了大量研究，发现了马氏体的许多不同形态，并找出了马氏体及其精细结构与性能之间的关系，对马氏体的晶体结构也有了比较深刻的认识。

马氏体形态虽然多种多样，但从其形态特征上基本可归纳为条状马氏体和片状马氏体两大类，其精细结构可划分为位错和孪晶。

同时发现马氏体与母相保持严格的晶体学位向关系。

1．条状马氏体主要形成于含碳量较低的钢中，又称低碳马氏体。

因其形成于200℃以上的较高温度，故又称高温马氏体；因其精细（亚）结构为高密度（一般为0.3～0.9×1012cm/cm2）位错，故又称位错马氏体。

在光学显微镜下观察，条状马氏体的主要形态特征为：呈束状排列。

近于平行而长度几乎相等的条状马氏体组成一束，或称为马氏体“领域”（即板条群）。

板条群的尺寸约为20～35μm，由若干个尺寸大致相同的板条在空间位向大致平行排列所作组成，在原奥氏体的一颗晶粒内，可以发现几团马氏体束（即几个板条群，常为3～5个，每一个板条为一个马氏体单晶体，其尺寸约为0.5μm× 5.0μm ×20μm），马氏体板条具有平直界面，界面近似平行于奥氏体的{111}γ，即惯习面，相同惯习面的马氏体板条平行排列构成马氏体板条群。

现已确定，这些稠密的马氏体板条多被连续的高度变形的残余奥氏体薄膜（约为20μm）所隔开，且板条间残余奥氏体薄膜的碳含量较高，在室温下很稳定，对钢的机械性能会产生显著影响。

马氏体束与束之间以大角度相界面分开，一般为60°或120°角，马氏体束不超越原奥氏体晶界。

同束中的马氏体条间以小角度晶界面分开。

每束内还会有黑白色调反差，同一色调区的板条具有相同位向，称之为同向板条区。

条状马氏体的空间形态是一种截面呈椭园状的长柱体，长约几微米，宽在0.025～2.25μm之间（多为0.10～0.20μm）,其长、宽、厚之比约为30：7：1。

带状组织成因与控制带状组织成因与控制一、带状组织：由于铸坯所固有的枝晶偏析，在轧制过程中，沿轧制方向形成铁素体和珠光体交替重叠的带状分布，称为带状组织。

二、成因：1. 主要原因：铸坯枝晶偏析。

带状组织主要是由于铸坯在浇注过程中枝晶组织带来的Mn、Si 等合金元素偏析造成的，其认为Mn偏析的影响更大。

凝固枝晶组织中，枝间Mn含量较高，枝干处Mn含量较低。

由于加热和轧制过程中Mn偏析保留下来或没有完全消除，造成扎后钢板在冷却相变前的奥氏体中形成贫Mn带和富Mn带。

因此，成分带状分布的结果造成了相变后钢板中铁素体和珠光体带状组织。

这种带状组织成因很难用热处理的方法消除。

2. 由热加工温度不当引起的带状组织。

即热加工停锻温度在二相区时（Ar1和Ar2之间），铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被割成带状，当冷却到Ar1时，带状奥氏体转变为带状珠光体。

这种带状组织可以通过正火或退火的方法加以消除。

三、控制：1. 控制钢水过热度。

浇注温度低能提供大量的晶核，较早的阻止柱状晶生长导致大的等轴晶区。

一般控制钢水过热度20~30℃为宜。

除严格控制中间包钢水的浇注温度外，还可以采用在结晶器内喷吹金属粉末等措施，一方面起到微型冷却剂的作用，消除过高的过热度，另一方面也起到形核剂的作用，作为结晶核心，促进等轴晶形成。

2. 采用电磁搅拌（EMS）。

通过电磁力作用，打碎柱状晶，使树枝晶的碎片作为等轴晶核心长大而扩大等轴晶区。

3. 控制二冷却水量。

降低二冷水量可使柱状晶宽度减少，等轴晶区宽度增加。

4. 对连铸过程拉速的优化控制以及动态轻压下的使用等，也可减少连铸坯枝晶偏析，进而对减轻热轧钢板的带状组织起到一定的作用。

5. 合理的的加热制度，控轧控冷（TMCP）技术的应用，包括合理的开轧温度、终轧温度、轧后冷却速度和冷却方式，以及奥氏体再结晶区和未结晶区压下量的分配和道次压下量设定等，对减轻或避免带状组织有重要作用。

带状组织产生原因：
带状组织是材料显微组织的两相或相组成物呈方向性的交替分布，常见于亚共析钢。

产生的原因有二：一是热轧（再结晶温度以上）时钢内存在的偏析组织或含量较高的非金属夹杂物沿压力加工方向呈带状，再结晶时成为铁素体（F）非均匀形核的核心，形成带状铁素体，形成的珠光体（P）也成带状；二是热轧时停锻温度在两相区，铁素体沿流动方向呈带状结晶，使奥氏体（A）也成带状，所以转变成的珠光体也成带状，因这种原因形成的带状组织可用正火或退火消除。

带状组织的危害：
带状组织的存在使钢的成分不均匀，并影响钢材性能，使得钢材形成各向异性，降低钢的塑性、韧性和断面收缩率，造成冷弯不合格、冲击废品率高、热处理时钢材易变形等后果。

带状组织的抑制或减轻方法：
1调整加热温度，提高加热温度延长加热时间，使形成枝晶偏析的元素（如Mn等）、残余碳化物扩散均匀，达到理想的奥氏体均匀化，同时使奥氏体的晶粒尺寸超过原始带状的条带宽度，以减轻原始带状。

2控制合理的终轧温度，适当降低终轧温度（靠近Ac3线为宜），细化奥氏体晶粒，以达到细化铁素体晶粒，从而加大其与富锰带带间距s之间的差别，减轻带状组织。

3加大终轧后的冷却速度，抑制碳在原始带状基础上的长距离扩散，消除或减轻铁素体珠光体带状。

同时兼顾考虑冷速过大带来的魏氏组织缺陷。

马氏体时效硬化不锈钢晶粒
马氏体时效硬化不锈钢是一种通过控制合金元素含量和热处理
工艺来实现的特殊材料。

在不锈钢中，马氏体时效硬化是指通过在
合金元素的作用下，在合适的温度和时间条件下，将奥氏体转变为
马氏体，然后在后续的时效处理中形成弥散的碳化物和氮化物，从
而在晶界和晶内形成强化相，提高材料的强度和硬度。

晶粒是指材料中的晶体颗粒，对材料的性能具有重要影响。

在
马氏体时效硬化不锈钢中，晶粒的大小和分布对材料的性能具有显
著影响。

通常情况下，晶粒越细小，材料的强度和韧性往往越高，
因为细小的晶粒可以有效阻碍位错的移动，从而提高材料的强化效果。

此外，晶界处的强化相也会影响材料的性能，合适的晶界强化
相可以提高材料的抗拉强度和耐腐蚀性能。

因此，在马氏体时效硬化不锈钢的制备过程中，需要通过合理
的热处理工艺来控制晶粒的大小和分布，从而实现材料性能的优化。

同时，合金元素的选择和含量也会影响马氏体时效硬化不锈钢晶粒
的形成，因此需要综合考虑合金元素的作用和热处理工艺的影响，
以实现材料性能的最佳平衡。

总的来说，晶粒的控制对马氏体时效
硬化不锈钢的性能具有重要影响，需要在材料设计和制备过程中予以重视。

马氏体的形态及成因马氏体的形态及成因：一、三维形貌及结构：1.板条位错型。

一般呈束（排）分布，内部存在高密度位错。

2.片状孪晶型。

一般呈交叉针状分布，其中含碳量≥1.4%即惯态面为{259}r者有中脊，呈“之”字状，即有爆发性发展的特征。

3.钢中含碳量对马氏体三维形貌及亚结构的影响：马氏体含碳量≤0.6%为板条位错型，马氏体含碳量≥1.4%为片状孪晶型，两者之间为混合型。

这是理论上的马氏体形态，与实际的情况有区别。

二、二维形貌及结构：1.板条马氏体在光学显微镜下成一排，具有黑白差。

所以在光学显微镜有时呈现黑白交替排列的现象。

⑴成束分布的现象十分明显，长度几乎可惯穿母相晶粒，且排的宽度宽（包含的板条多）。

⑵板条一小束平行相连，形成以束为单位的平行相连的黑白差（3%的硝酸酒精溶液正确浸蚀下）。

⑶黑白差相对较大。

深色的马氏体是先形成的马氏体，是受到严重的自回火的马氏体，所以呈深色。

在金相上评定淬火马氏体的级别以最深的马氏体为准。

由于含碳量低，切变造成惯态面破坏情况轻微，所以马氏体连在一起成为平行相连。

2.中碳马氏体的特征：⑴成束分布的现象在正常淬火后不十分明显，高温淬火后才几乎可贯穿母相晶粒，且排的宽度窄（即包含的板条少）。

⑵板条一小束平行相间，形成以束为单位的平行相间的黑白差。

⑶黑白差相对较小。

3.高碳马氏体的特征（高碳钢中的马氏体不等于高碳马氏体）：⑴马氏体呈明显的针叶状。

⑵次生马氏体从先生成马氏体针叶间开始生长，并与之呈60°的夹角。

⑶后生成的马氏体小于先生成的马氏体，且不能穿越奥氏体晶界。

⑷马氏体针叶上有微观裂纹，若金相磨面正好剖过马氏体针叶，精细观察可见裂纹。

四、马氏体黑白差的原因：1.由于成份来不及扩散均匀所形成的区域性黑白差。

原铁素体区域碳浓度低，得到较多的板条马氏体（黑色）；原珠光体区域碳浓度高，得到片状马氏体（白色）。

2.由于在Ms以下等温分级淬火所致。

3.由于高碳合金钢中球、粒状碳化物分布不均匀所致。

马氏体时效析出
马氏体时效析出是一种以无碳（或微碳）马氏体为基体的析出强化钢。

其析出过程为：富Ni-Ti团簇优先在过饱和固溶体中形核，随着时效的进行转变成Ni3Ti。

与此同时，Mo 原子的排斥导致Ni3Ti附近的富Mo纳米粒子不均匀析出，并最终与Ni3Ti相形成核壳结构。

在这项研究中，科研人员综合利用原子探针层析（APT）成像技术、高分辨透射电镜（HRTEM）和第一性原理计算，揭示了2.5GPa级马氏体时效钢中一种有趣的共析机制：Ni3Ti 和富Mo纳米粒子的共析。

时效过程中合金元素之间相互作用能的计算结果表明，富Ni-Ti 团簇优先形成是由于Ni和Ti原子之间的相互作用能较低。

最后，论文提出了四种修正的理论模型来描述屈服强度与实验钢微观组织和析出特征之间的关系。

深入全面地理解纳米尺度的析出机理对于开发超高强度、高塑性的钢铁材料具有重要意义。

马氏体时效钢过时效处理1.引言1.1 概述概述部分的内容可以涵盖对马氏体时效钢过时效处理的基本介绍。

可以参考以下内容编写：马氏体时效钢作为一种重要的金属材料，在汽车、航空、航天等领域具有广泛的应用。

随着材料科学领域的快速发展，人们对于钢材的性能和使用寿命要求也越来越高。

为了满足这一需求，科学家们不断进行研究和探索，提出了各种改善钢材性能的方法。

过时效处理作为一种常见的热处理方法，对马氏体时效钢的改性起到了重要的作用。

它通过在固溶处理后迅速冷却钢材，再进行适当的回火处理，使得钢材的显微组织得到进一步调整和优化。

过时效处理的目的主要是消除或减轻固溶处理后产生的应力和晶界的损伤，进一步提高钢材的强度和硬度，同时增加耐磨性、抗腐蚀性和韧性等性能。

过时效处理的原理主要基于固相相变的原理。

在固溶处理过程中，钢材中存在着稳定的奥氏体或贝氏体相，通过快速冷却可以得到马氏体相。

而在回火过程中，马氏体相将逐渐转变为更稳定的贝氏体或渗碳体相。

过时效处理的关键在于寻找适当的回火温度和时间，以控制相变的进度和产物的组织形态。

马氏体时效钢的过时效处理逐渐成为钢材热处理领域的重要研究方向。

在文章的后续内容中，我们将重点探讨马氏体时效钢过时效处理的原理、方法和应用前景，以期提供对相关领域研究的参考和指导。

通过对马氏体时效钢过时效处理的深入了解，可以为钢材的性能提升和使用寿命延长提供有效的技术手段和理论支持。

1.2文章结构文章结构部分的内容可以概述本文的章节安排和每个章节的主要内容。

文章结构的设计有助于读者理解全文的逻辑和框架，以便更好地阅读和理解文章的内容。

1.2 文章结构本文将按照以下章节结构进行阐述和分析马氏体时效钢过时效处理的相关内容：1. 引言1.1 概述在本节中，将简要介绍马氏体时效钢及其在工业领域中的应用。

同时，提出由于材料性能的需求和工艺技术的进步，马氏体时效钢过时效处理是否已经过时的问题。

1.2 文章结构本节将解释本文的章节结构，概述每个章节的主要内容，为读者理解文章整体架构提供指引。

钢中带状组织的影响因素及改善方法带状组织是钢材内部的一种缺陷，可分为一次带状组织和二次带状组织。

前者是在冶炼过程中，由于钢水凝固时产生枝晶偏析所形成的原始带状组织；后者是钢材在热加工后冷却所产生的沿轧制方向平行排列、成层状分布、形同条带的组织。

带状组织的存在使钢的组织不均匀，并严重影响钢材性能，降低钢的塑性、冲击韧性、断裂韧性和断面收缩率，造成冷弯不合、冲压废品率高；热处理时钢材容易变形、淬火开裂。

其影响因素及改善方法是：1、连铸工艺钢材轧后出现的带状组织主要来源于连铸坯中产生的枝晶偏析，控制连铸坯的枝晶偏析和促进元素的均匀分布是减轻或消除带状组织的有效方法。

从连铸工艺方面来看，扩大等轴晶区的范围和获得细小的二次枝晶能有效控制枝晶偏析。

通过合理控制浇注温度并保持恒定的速度浇注能有效增大等轴晶区域；另外，采用末端电磁搅拌，利用感应磁场产生的电磁力破碎树枝晶，使其作为等轴晶核心长大，能有效控制连铸坯的中心偏析；还有，制定合理的二冷工艺，控制二冷区各段冷却水量的大小，可以控制连铸坯表面温度，使连铸坯冷却均匀，也可以得到大区域的等轴晶。

2、轧钢工艺一次带状组织是在连铸过程中出现的，但采用合理的轧钢工艺可有效抑制二次带状组织的出现。

轧钢工艺中加热制度、开轧温度、变形量、终轧温度和冷却速度等参数尤为重要。

通过铸坯加热，可对铸态组织的成分偏析起到均匀化作用，也可以降低轧制过程的变形抗力，在允许的条件下，都尽可能采用较高的加热温度，而且还要保证足够的加热时间。

另外，奥氏体未再结晶区大压下量轧制法不仅对材料的带状组织减轻有利，而且还有细化晶粒的作用；同时冷却速率也是改善带状偏析的关键因素，随着冷却速度的增加，带状组织级别减轻或消除。

3、热处理工艺通过合理的热处理能有效减轻带状组织的级别。

钢在退火过程中，由于随炉冷却，使先共析铁素体析出充分，加重带状组织级别。

在正火过程中，冷速较快，可以减轻带状组织。

采用等温正火工艺可有效抑制带状组织的产生，将钢材加热到Ac3或Acm以上30-50℃，保温一段时间，快速冷却到珠光体转变区的某一温度，然后进行保温使其完成铁素体和珠光体的均匀转变，随后在空气中进行冷却。

马氏体不锈钢淬火热处理一、引言马氏体不锈钢是一种重要的不锈钢材料，具有高强度、高韧性和良好的耐腐蚀性能。

其中，淬火热处理是马氏体不锈钢制造过程中必不可少的步骤之一。

本文将介绍马氏体不锈钢淬火热处理的原理、方法和注意事项。

二、马氏体不锈钢淬火热处理原理1. 马氏体变形机制在淬火过程中，马氏体变形机制主要是由相变引起的位错密度增加和晶界滑移所致。

当马氏体从奥氏体转变时，晶格结构发生变化，导致位错密度增加。

此时，晶界滑移将继续发生，直到位错密度达到一个平衡状态。

2. 马氏体不锈钢淬火热处理原理在淬火过程中，由于快速冷却产生了大量的残余应力和塑性留下来的位错。

这些留下来的位错会影响材料的力学性能和耐腐蚀性能。

通过回火处理可以消除这些留下来的位错，从而提高材料的力学性能和耐腐蚀性能。

三、马氏体不锈钢淬火热处理方法1. 淬火温度马氏体不锈钢淬火温度一般在800℃以上。

当温度超过800℃时，奥氏体会转变为铁素体和铁碳化物，这将导致材料的强度和韧性下降。

2. 淬火介质淬火介质一般使用水或油。

使用水进行淬火可以获得更高的硬度和强度，但也容易产生较大的变形和裂纹。

使用油进行淬火可以减少变形和裂纹的产生，但硬度和强度相对较低。

3. 淬火时间淬火时间取决于材料的厚度、形状和尺寸等因素。

一般来说，较厚的材料需要更长的淬火时间才能达到所需的硬度和强度。

4. 回火处理回火处理是消除残余应力和塑性留下来的位错的重要方法之一。

回火温度和时间可以根据所需的力学性能进行选择。

回火温度一般在300℃-600℃之间，时间一般为1-2小时。

四、马氏体不锈钢淬火热处理注意事项1. 淬火过程中要控制温度和时间，避免过度淬火或欠淬火。

2. 淬火介质的选择应根据材料的厚度、形状和尺寸等因素进行选择。

3. 回火处理应在适当的温度和时间内进行，避免过度回火或欠回火。

4. 在淬火热处理过程中，要注意防止材料变形和裂纹的产生。

五、结论马氏体不锈钢淬火热处理是提高材料力学性能和耐腐蚀性能的重要方法之一。

带状组织的形成原因及消除方法介绍一、带状组织的形成原因带状组织是指亚共析钢中珠光体和铁素体呈带状排列的现象，是钢在冶炼过程中形成的缺陷组织。

钢液在铸锭结晶过程中选择性结晶，形成化学成分不均匀分布的枝晶组织。

钢锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长，并逐渐与变形方向一致，从而形成碳及合金元素的贫化带和富化带，彼此交替堆叠。

在缓冷条件下，先在碳和合金元素的贫化带（过冷奥氏体的稳定性较低）析出先共析铁素体，将多余的碳排入两侧的富化带，最终形成以铁素体为主的带；而碳及合金元素的富化带（过冷奥氏体稳定性较高）在其后形成以珠光体为主的带，最终形成以铁素体和珠光体交替排列的带状组织。

成分偏析越严重，形成的带状组织越严重。

图1 40钢带状组织图1所示为40钢供应状态的显微组织，用4%硝酸酒精溶液浸蚀后，白色铁素体和深色珠光体呈带状分布。

钢中存在磷的偏析时会形成带状组织。

当钢在A3-A1区间慢冷时，高磷区域的A3温度高，首先形成铁素体，碳被浓缩到低磷区，造成低磷富碳区，在随后冷却时发生共析转变，形成珠光体，使组织分层排列。

锰也是促进带状偏析形成的元素。

热轧钢中，一般形成珠光体处的含锰量较高，而析出铁素体处含锰量较低。

钢经热轧后缓慢冷却，先共析铁素体将优先沿变形纤维分布方向的低锰处析出，然后碳将推进到高锰处形成珠光体，结果珠光体与铁素体相间分布呈条带状。

如果钢材中存在沿轧制方向被拉长为呈带状分布的非金属夹杂物，在冷却过程中，这些夹杂物就可能成为铁素体优先析出的核心，而形成铁素体带，一般就很难用正火的方法予以消除。

这种带状组织必须先采用高温均匀化退火后再正火处理来改善。

如果奥氏体中的合金元素分布不均匀，将导致其晶粒长大倾向不一，在碳化物形成元素的富化区易残留未溶碳化物，降低碳原子的扩散速度，从而抑制晶粒长大；在贫化区晶粒则容易长大，故易出现混晶组织。

淬火时，合金元素贫化区的淬透性低，易形成非马氏体组织。

渗碳淬火时，混晶中的粗大晶粒形成粗大针状马氏体，将增加残留奥氏体量。

钢材带状组织的产生原因及消除方法摘要本文依据钢材产生的带状组织的基本原理，结合公司生产实际情况，参考有关文献，经过分析，得出了钢材带状组织的产生原因，并依此制定出相应的改进措施。

关键词钢材；带状组织；产生原因0 引言钢材存在的带状组织是常见的一种缺陷，然而带状组织缺陷问题却影响了钢铁公司的正常生产经营，一方面在公司内部发生了相当数量的由于带状组织不合所造成的废品，另一方面顾客用户提出产品质量异议，导致退货或索赔，这些都给企业产品信誉和经济效益带来了相当大负面影响。

研究证明亚共析钢冷却室温后，显微组织均是由铁素体和珠光体组成，经完全退火的亚共析钢，它的显微组织由铁素体与珠光体组成，正常情况下根据钢的含碳量按一定比例以无规律的混合状态存在，钢的含碳量越高，则珠光体量越高，而铁素体量越少，在热轧钢材上获取与轧制方向平行的截面上的试样，显微组织往往能看到沿轧制方向延伸了的交替排列的带状铁素体与带状珠光体的组织，这种组织在合金钢中最常见。

1 带状组织的成因和影响1）钢中除C以外的合金元素和杂质的偏析，是形成带状组织的原因。

因钢液在铸锭结晶形成的化学成分是不均匀分布的枝晶组织，铸锭中的粗大枝晶在轧制时沿变形方向被拉长并逐渐与变形方向一致，因此形成碳等元素的贫化带。

当钢中含有硫等害杂质时，因硫化物凝固温度较低，凝固时多分布在枝晶间隙，压延时杂质沿压延方向延伸，当钢材冷Ar3（冷却时奥氏体开始析出游离铁素体的温度）以下时，这些杂质就形成了铁素体形核的核心使铁素体形态呈带状分布，当温度继续降低时，珠光体在余下的奥氏体区域中形成，也相应地成条状分布，形成带状组织，成分偏析越严重，形成的带状组织也越严重；2）因钢材热加工温度不当引起。

钢材在热加工停锻温度（在停锻时锻件的瞬间温度）低于二相区时（Ar1（冷却时奥氏体向珠光体转变开始温度）和Ar3之间），此时铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，还没有分解的奥氏体被割成带状，当冷却到Ar1时带状奥氏体转化为带状珠光体。

马氏体残余应力马氏体是一种在钢材中形成的金属组织结构，它具有高度的强度和硬度。

然而，马氏体的形成也会导致残余应力的产生。

残余应力是指在材料中存在的一种内部应力状态，它不是由外部力引起的，而是由材料内部结构的变化引起的。

在钢材中，马氏体的形成是由于钢材经过淬火等热处理过程，使其组织结构发生变化。

在这个过程中，钢材的表面会迅速冷却，而内部仍处于高温状态，导致表面和内部之间形成温度梯度。

由于温度梯度的存在，马氏体在内部形成的速度比表面快，从而导致内部产生残余应力。

残余应力对钢材的性能和使用寿命有着重要影响。

首先，残余应力会导致钢材的变形和破裂风险增加。

由于马氏体形成时内外部温度差异引起的残余应力，会导致钢材在使用过程中出现变形和裂纹。

特别是在高温和高应力环境下，这种变形和裂纹的风险更加显著。

其次，残余应力还会降低钢材的疲劳寿命。

由于残余应力的存在，钢材在承受循环载荷时容易发生疲劳破坏，从而缩短了钢材的使用寿命。

为了减少马氏体形成引起的残余应力，可以采取一些措施。

首先，可以通过控制淬火过程中的冷却速率来减少残余应力的产生。

较慢的冷却速率可以使马氏体形成的速度相对均匀，减少了内外温度差异，从而降低了残余应力的大小。

其次，可以采用回火等热处理方法来减轻残余应力的影响。

回火过程中的加热和冷却可以使马氏体转变为其他组织结构，从而减少了残余应力的存在。

也可以通过表面处理来减少残余应力的产生。

例如，可以对钢材进行喷丸处理，通过高速喷射金属颗粒来改变钢材表面的形貌，从而减少马氏体形成时的温度梯度。

马氏体的形成会导致钢材中产生残余应力。

这种残余应力对钢材的性能和使用寿命有着不可忽视的影响。

为了减少残余应力的产生，可以采取控制淬火过程、回火处理、表面处理和机械加工等方法。

只有在合理控制残余应力的情况下，钢材才能发挥其最佳性能，提高使用寿命。

文献综述马氏体时效钢是利用淬火后的时效处理，是金属间化合物在低Ｃ的高Ｎｉ马氏体中弥散析出强化的一类高合金超高强度钢，由于其具有高强度、高断裂韧性，热处理工艺简单，可焊性和冷、热加工性能良好等优点，广泛应用于航空、航天和精密模具等领域。

马氏体时效钢是以无碳(或超低碳)铁镍马氏体为基体，加入适当比例的Co 、Mo、Ti 、Al等元素，通过固溶空冷获得高位错密度、高韧性的单相Fe-Ni 板条马氏体组织，再经400～550℃时效析出Ni3Mo、Ni3Ti、Fe2Mo、Fe2 (Mo、Ti)等纳米量级金属间化合物相共同强化的高强度、高断裂韧性的超高强度钢[1,2]。

马氏体时效钢的主要强化元素是以Ni为主的合金元素，形成具有良好韧性的Fe-Ni马氏体基体，这种马氏体是晶格类型和α铁的晶格类型一致，内部组织含有高密度位错的“软马氏体”[3]，其高强度主要来源于时效过程中在板条马氏体基体上沉淀出细小的金属间化合物，这些沉淀强化相具有高稳定性，弥散分布的特点，并与基体保持共格关系，而C不是用来起强化作用的，又由于马氏体时效钢不是靠碳的过饱和固溶或碳化物沉淀，而是靠某些合金元素在时效时产生金属间化合物析出而强化的，因此，钢中的碳，与硫，磷一样，为有害杂质元素。

要求碳含量愈低愈好，一般不应超过00.03%(对于重要用途，应低于0.01%)，使其成为微C或者超低C钢[4]，使得马氏体时效钢在具有较高强度的同时还保持较好的韧性。

钢中主要合金元素为镍，钴，钼，钛。

铬和锰在马氏体时效钢中可用来部分代替镍和钴，在近期发展的无钴钢种中还用钨代钼或用钒代钴。

硅为杂质元素，其含量不应超过0.1%。

铝一一般是作为炼钢时的脱氧剂而加入的，其残余量在0.05%～0.2%范围。

此外还可用硼、锆、钙、镁和稀土元素等进行微量元素处理，以改善钢的某些性能。

马氏体时效钢于上个世纪六十年代研制成功，其力学性能及加工性能优于各类型超高强度钢，还具有良好的塑性和韧性，广泛应用于航空、航天以及军事等各种超高强度结构和飞行器壳体[5-7]，如火箭发动机壳体，导弹壳体、铀浓缩用离心分离机的旋转筒、水翼船支柱、精密模具、冷冲模、潜艇动力装置等[8]。

带状组织形成的原因及其危害
1带状组织形成的原因
金属材料在冶炼浇注后绝大部分要经过压力加工方可成为型材。

但是，加工后的材料容易得到沿着变形方向珠光体和铁素体呈带状分布的组织，即形成带状组织。

形成带状组织的原因各不相同，归纳起来大致有2种原因：
a．由成分偏析引起的带状组织。

即当钢中含有磷等有害杂质，压延时，杂质沿压延方向伸长。

当钢材冷至Ar3以下时，这些杂质就成为铁素体的核心使铁素体形态呈带状分布，随后珠光体也呈带状分布。

这种带状组织很难用热处理的方法加以消除。

b．由热加工温度不当引起的带状组织，即热加工停锻温度于二相区时（Ar1和Ar3之间），铁素体沿着金属流动方向从奥氏体中呈带状析出，尚未分解的奥氏体被割成带状，当冷却到Ar1时，带状奥氏体转化为带状珠光体，这种组织可以通过正火或退火的方法加以消除。

2带状组织的危害
带状组织的存在会使金属的力学性能呈各向异性，沿带状组织的方向明显优于其垂直方向。

压力加工时易于从交界处开裂
1、带状组织对于原材料而言，主要表现为材料的各向异性，通常纵向强度高于横向强度；
2、对于需要后续热处理的零件，带状组织轻则会导致热变形过大，重者会造成应力集中，甚至出现裂纹。

这是因为，零件在奥氏体化过程中，高碳的区域容易奥氏体化，而贫碳的区域则需要更高的奥氏体化温度，从GS线的成份温度变化可以看出其规律（比如在0.0218成分点和0.77成分点，其AC3温度相差多大），带状组织的主要危害在于组织遗传和应力集中。

如果很严重的带状组织，正火是解决不了问题的，最好进行高温扩散退火，1050度以上加热，使碳原子均匀扩散才能消除。

马氏体不锈钢的热处理方法通常有三种欺化处理（高温回火或完全退火）、调质（淬火加高温回火）、淬火一低温回火。

下面分别讨论这些热处理工艺。

马氏体不锈钢由于轧、锻后空冷就会生成马氏体。

所以它的轧材、锻件硬度很高，不适合切削加工，在机加工之前必须经过软化处理。

软化处理方法有高温回火和完全退火两种。

高温回火_是将钢材或锻件加热到680 - 780qC，保温2- 4h，然后出炉空冷，使马氏体转变为回火索氏体，1Cr13钢的硬度可降低至HB190 - 2002Cr13 - 4Cr13钢的硬度可降低至HB200 - 2300完全退火：是将钢材或锻件加热到840 - 900℃（常用860℃），保温2- 4h，以极其缓慢的冷却速度随炉冷却，对ICr13钢的冷却速度为20 - 25℃/h。

对2Cr13、3Cr13、4Cr13钢的冷却速度为15 - 20qC肼。

炉冷至600℃，就可以出炉空冷了。

退火后的金相组织是铁索体晶粒内分布着粒状碳化物或沿晶界上网状分布着碳化物颗粒。

ICr13、2Cr13钢退火后硬度可降低至HB170以下3Cr13、4Cr13钢可降低至HB217以下。

退火后的Cr13型不锈钢的抗腐蚀性能较低。

含碳量较高的钢更是如此，见图6-3-4。

这是因为退火后的钢中存在大量的碳化铬，不仅使固溶铬量减少而且这些碳化铬颗粒与钢基体的电极电位不同，构成许多微电池，加速了钢的腐蚀。

这种情况只有经过淬火一回火后才能消除。

Cr13型不锈钢按国家标准共有5个钢号。

它们主要差别在于含碳量不同。

在实际生产中，以1Cr13至3Cr13应用最多，其余钢号用得较少。

它们的奥氏体等温转变曲线（C曲线）见图6-3-1。

从图中可看出，它们的淬透性都很好，随着含碳量的增加，C曲线右移，淬透性更好。

例如，1Cr13钢（实线）的淬透性时间为60s，而4Cr13钢（虚线）的淬透性时间就增加到300s了。

由于它们淬透性好，高温加热后在空气中冷却就可以获得马氏体组织。