浅析马氏体时效不锈钢的发展及热处理方式对组织性能的影响

热处理对超低碳马氏体不锈钢焊缝熔敷金属性能的影响摘要：超低碳马氏体不锈钢大型铸锻件最终回火热处理温度一般不超过600℃，因而其焊后回火热处理温度要低于600℃，一般为550~570℃，这样造成其焊接区的强度，比正常回火热处理温度下的强度、硬度偏高。

在限制条件下，为了尽量降低超低碳马氏体不锈钢铸件焊接接头的焊后残余应力，改善焊接接头的综合性能，进行了焊后回火热处理试验，分析了延长回火保温时间，对超低碳马氏体不锈钢焊缝强度、硬度、冲击韧性和组织的影响。

关键词：超低碳马氏体不锈钢铸件；焊缝熔敷金属；焊后回火热处理；强度；硬度；冲击韧度abstract: the super low carbon martensite stainless steel forging the final heat treatment temperature less than 600℃, the postweld heat treatment temperature lower than 600 ℃, usually 550~570℃, this caused the weld strength, than normal tempering heat treatment intensity, hardness higher temperatures. under the limiting conditions, in order to minimize the super low carbon martensite stainless steel welded joints of welding residual stress, improve the comprehensive properties of the welded joint, heat treatment after welding test was carried out, analysis of the extension of tempering time, influence of joint strength, hardness, impact toughness and microstructure of ultra low carbonmartensite stainless steel welding.keywords: super low carbon martensite stainless steel; weld metal; postweld heat treatment; strength; hardness; impact toughness中图分类号：tg441.3 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2013）1前言：低碳马氏体不锈钢具有良好的淬透性、优良的室温和低温力学性能、腐蚀疲劳强度和动静态断裂韧性，是国内外大型水轮机铸件（上冠、下环、叶片等）广泛应用的材料。

马氏体不锈钢研究现状及发展趋势作者：韩慢慢江涛蒲博玮来源：《科技创新导报》2021年第27期摘要：马氏体不锈钢是一种可以通过热处理来调整性能的钢，具有高强度、高硬度、高韧性、耐磨和耐腐蚀等优点，因此被广泛应用在工程领域中。

本文阐述了马氏体不锈钢的合金化与熔炼现状，热处理对马氏体不锈钢的力学性能的影响，马氏体不锈钢的动态力学性能以及本构方程的研究现状，涡轮盘的失效类型等，并对马氏体不锈钢及涡轮盘件未来发展趋势进行了展望。

关键词：马氏体不锈钢热处理力学性能涡轮盘Research Status and Development Trend of Martensitic Stainless SteelHAN ManmanJIANG TaoPU Bowei（School of Materials Science and Engineering，Xi’an Shiyou University，Xi’an ， Shaanxi Province，710065 China）Abstract： Martensitic stainless steel is a kind of steel whose properties can be adjusted by heat treatment. It has the advantages of high strength， high hardness， high toughness， wear resistance and corrosion resistance.Therefore， it is widely used in the field of engineering. This paper describes the current situation of alloying and melting of martensitic stainless steel， the influence of heat treatment on the mechanical properties of martensitic stainless steel， the research status of dynamic mechanical properties and constitutive equation of martensitic stainless steel， and the failure types of turbine disk， and looks forward to the future development trend of martensitic stainless steel and turbine disk.Key Words： Martensitic stainless steel; Heat treatment; Mechanical properties; Turbine disk马氏体不锈钢具有高强度、高硬度、高韧性、耐磨和耐蚀等优点，在航空航天、石油化工、航海、高铁等行业中起到至关重要的作用。

时效处理对Custom455钢性能和组织的影响2001年6月第l7卷第2期陕西工学院JctmaalShaanxiInstituteof1讪nol0June.2001vd.17No.2[文章编号]1002—3410(2001)02—0035一o4时效处理对Custom455钢性能和组织的影响张鸿翔,李春阳,耿香月(天津大学材料学院,天津300072)[摘要】对马氏体时效不锈钢Custom455时效过程中发生的组织转变进行分析研究,在组织转变研究的基础上对Custom455时效赴理后钢中的组织鳍构与力学?拄能的关系做出了理论上的解释.结果表明,56o℃时效时试钢的机械性能最佳.从而确定了该马氏体时效不静钢制作弹簧的最佳时效工艺为:580℃2h时效处理.经此处理后,弹簧县有优良的综合机械性能以及良好的耐腐蚀性能.[关键词】马氏体时效不镑钢;组织转变;时效[中图分类号】TG142.41[文献标识码】A制动装置是保证各种车辆安全运行,避免出现交通事故的关键部件.火车的刹车系统采用汽动,每列火车有两台空压机轮流供给所需的压缩空气.为保证万元一失,在火车运行期间始终有一台空压机满负荷运转,保证需要时有足够高的制动压力.气阀是空压机的核心组件,主要由弹簧,阎片,缓冲片,发阀座等组成.其中弹簧和阀片要承受交变弯曲应力,冲击震动及磨损,是主要易损件.气阎中的弹簧为异型片簧.具有弹性特性好,气流阻力小,温升低,摩擦小,节省弹性材料等优点.但其结构较复杂,加工成型较困难.过去我国机车用阀簧一直从美国进口,所用材料为高强度不锈弹簧钢.从1998年开始由国内自行生产,所用材料为1Cr18Ni9Ti和0Crl5Ni7Mo2Al.天津大学弹簧厂受有关厂家委托.使用0Crl5NiTMo2AI钢生产阀簧.但效果不够理想.后经北京钢铁研究总院同志介绍,使用了Custom455钢.Custom455钢是在OCrl5Ni7M02Al基础上发展起来的马氏体时效不锈锕.此锕在国内尚未批量生产,北京钢铁研究总院建议在480"12时效.为此.我们对时效过程进行了测试.1实验材料与方法实验选用北京钢铁研究总院提供的不锈钢Custom455(美国牌号),其主要化学成分如下:O.O3%C,O25%Si,0.25%Mn,11.75%Cr,8.5%Ni.1.2%Ti,2.25%Cuo材料的供应状态为真空冶炼,热轧成板材.冷轧成厚0.5mm,宽200mra的带材.收稿日期:2001—02—19作者简介:张鸿翔(1975一),男.江苏江阴人.天津大学材料学院在读硕士研究生.主要研究方向为金属材料性能改进及金属基复合材料.陕西工学院第17卷马氏体时效不锈钢的热处理工艺.通常只有固溶处理和时效处理两步[11.Custom455钢的热处理工艺为:850—900℃固溶处理4-560℃保温2h时效.时效后进行硬度测试,金相观察及耐蚀性测试的试样尺寸均为3mm×12ram×12mm.疲劳试样为400mm×16mm的带材.2实验结果分析2.1Custom455钢时效后的组织固】罔3为C.sTOm455钢经不同温度时效后在光学显徽镜下的组织照片圈1560~S时效后的光学正微组謦:1000田2800"C时效后的光学正微组织×1000 可以看出,520--560℃时效时,马氏体基体中尚无明显的析出物,但在马氏体基体上已经有r一些细微的变化,这些析出相与基体保持共格状态.此时强度达到最大值.在58013时.板条马氏体基体上弥散分布着细小的析出相.600*(2之后,析出的第二相颗粒逐渐长大.并伴随着马氏体向奥氏体的逆转变.随着时效温度的升高,产生的回复奥氏体的量也增多.到80013时原先时效析出的第二相颗粒开始固溶,在100013时析出相完全固溶.并且晶粒粗大.2.2时效温度对材料硬度的影响图4为不同时效温度下Ct~stom455空冷及水冷的硬度曲线.田31000"C时效后的光学正微组织×100田4硬度——时效温度曲残圈以水冷为例.随着温度不断升高,硬度值上升,至520-'-.,~0"C硬度达到最高值:再随温度第2期张鸿翔,等时效处理对Cusmra455钢性能和组纲的影响-37升高,硬度不断下降,至71O一75O℃出现第一次低谷;再后又略有上升,至100o℃又明显下降.在520--560"C温度范围时效处理,硬度达到最高值.按照时效理论[2_2,马氏体时效钢经固溶处理后形成超低碳过饱和,,Ti等合金元素的固溶体,在室温处于亚稳态,是热力学不稳定组织,发生过饱和原子的偏聚,形成GPI区,GPII区;至520℃形成与母相保持共格关系的,成分结构都与析出相相同的Ni3M(如Ni3Ti等),由于这些相与母相保持共格关系,位错运动至这些质点时受阻.只能以切过_3J的形式通过,形成母相与质点间的界面,增加了界面能,进一步阻碍位错运动,使钢产生强烈的时效强化.由于强度,硬度与材料的疲劳强度有一定的对应关系,一般…4认为弹簧的时效温度应为400--550"12,北京钢铁研究总院提供的温度为480℃.该温度与本实验所得的温度有出入,于是我们将成品簧分别在480℃,520℃,560℃,580℃四个温度进行时效,并在自制的疲劳实验机上进行疲劳实验,480℃时效者仅循环了3万次就断裂,520℃也只工作了5万次,560℃为8万次,而580℃交变次数达到了2×10次,结果较为理想.从硬度曲线来看,480℃时效硬度未达到峰值,表明时效不充分.而580℃时效硬度也已有所下降,说明在此温度加热,析出相共格关系破坏,形成稳定的FezNi,(Ni,Fe)Ti等中间相5导致马氏体过饱和度下降.据资料_5_5介绍,时效温度>550℃,开始出现马氏体向奥氏体的逆转变,也使硬度有所下降.但由于析出的中间相非常弥散,阻碍位错运动,产生弥散强化,硬度下降不算严重.23时效时间对材料硬度的影响实验还对材料在56o℃下进行不同时间的时效处理,得到曲线如图5所示.图5显示,随着时效时间的延长,时效过程不断进行,材料的硬度随之上升,当时效时间超过9O分钟后,Custom455钢的硬度超过其它两者;到120分钟对,硬度达到最大值.继续时效就会导致过时效的出现,使材料硬度下降.因此在回火过程中要避免出现过时效.2.4Custom455钢的耐腐蚀性能实验最后还对材料进行了耐腐蚀测试,所用方法为称重对比法.分别测定C~stora455时饕对同押帅圈5硬度——时效时间曲线田在50%HzSO4水溶液,30%HC1水溶液和3%NaC1水溶液(人工海水)中的失重率,并用2Cr13,1Crl8NigTi成品钢进行比较.这些试验用钢的热处理状态为:Custom455---900*C固溶处理+520~C2h时效;2Cr13--1020"C0.5h淬火+低温回火;1Cr189Ti一1o5O℃固溶处理+6o%冷变形.所用式样尺寸一致,即表面积相同.表1钢在200小时下的重量失重率陕西工学院第17卷据表1的数据可知:在50%H2SO4水溶液中Custom455抗蚀能力比1Crl8Ni9Ti要好;在3%NaC1水溶液(人工海水)中抗腐蚀性一般;在30%HCI水溶液中1Crl8NigTi的抗腐蚀性最好,Custom455与2Crl3相当.由于Custom455钢中添加了,cu.它对还原性酸(50%H2SO4溶液)具有优异的耐蚀性;但它含cr量相对较低,因而在其它两种溶液中的耐蚀性较差.3结论(1)Custom455钢经520--560~E2h时效能获得最大强化,得到最高硬度,但580~E2h 轻微过时效的弹簧疲劳寿命最长.(2)经耐腐蚀实验,说明Custom455钢在还原性~(50%H2SO4溶液)中的抗蚀能力最佳.[1]王笑天[2]侯增寿[3]刘旭云[4]李慧芳[5]刘旭云[参考文献]金属材料学[M].北京:机械工业出版社.1987.180.卢光熙.金属学原理[M].上海:上海科学技术出版社.1990.237.金属热处理原理【M].北京:机械工业出版社,1981.262.萧振荣.沈济万.合金钢及热处理工艺学[M].北京:机械工业出版社,1985.104金属热处理原理[M].北京:机械工业出版社,1981.283. InfluenceofagingonthepropertiesandmicrostructureofCustom455steelZHANGHong-xian_g,LIChun-yang,GENGXiang-yue (InstituteofMaterialScience&TechnologyofTianiinUniversity,Tmaiin300072,Chin a)Abstract:AnanalysisandStudyaremadeOllthestructuraltransformationintheprocessof agn.ngofmaragingCustom455sted.Onthebasis0fthestudy0fthetransformationOfthestruc -ture,therelationshipbetweenthestructttresandmechanicalpropertiesisdiscussed.Theresul tshowsthattherilechanicalpropertiesisex~llentwhenitisat560℃tO580℃,thLlS,theeonelu.sionisdrawnthatthebestaglrigperiodisat560~Eto580~Ewhensprilagsaremadebyram-agi ngstainless.Itisfoundthatthestealhasexcellentmechanicalpropertiesandgoodenrrialonresis- tallCe.Keywords:maraglngstainlesssteelstructuraltran~ormation;aging。

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。

马氏体时效不锈钢固溶工艺研究
马氏体时效不锈钢是一种具有优异耐蚀性和高强度的材料，广泛应用于航空航天、化工、海洋工程等领域。

然而，其性能与固溶工艺密切相关。

本文通过对马氏体时效不锈钢固溶工艺的研究，探讨了工艺参数对材料性能的影响。

首先，固溶温度是影响不锈钢固溶工艺的重要参数之一。

在一定范围内，提高固溶温度可以增加不锈钢的强度和耐蚀性。

然而，过高的固溶温度会导致晶界腐蚀敏感性的增加，降低材料的耐蚀性能。

因此，在确定固溶温度时需要综合考虑材料的具体需求。

其次，固溶时间也是影响不锈钢固溶工艺的重要因素。

固溶时间过短，会导致固溶不完全，进而影响材料的强度和耐蚀性能。

相反，固溶时间过长则会导致晶粒长大，降低材料的强度。

因此，选择适当的固溶时间是保证不锈钢性能的关键。

此外，固溶工艺中的冷却速率也对不锈钢的性能有着重要影响。

快速冷却可以有效地减少晶界的析出物，提高材料的强度和耐蚀性。

然而，过快的冷却速率会导致材料产生应力，影响材料的稳定性和可靠性。

因此，在固溶工艺中需要选择适当的冷却速率。

最后，固溶工艺中的退火处理也是不可忽视的环节。

退火可以消除材料中的应力，改善材料的结构和性能。

通过控制退火温度和时间，可以调整材料的晶界特性，提高材料的强度和耐蚀性。

综上所述，马氏体时效不锈钢固溶工艺是影响材料性能的关键因素。

通过选择适当的固溶温度、固溶时间、冷却速率和退火处理，可以获得具有优异性能的不锈钢材料。

在今后的研究中，还需进一步探索不锈钢固溶工艺的优化方法，以满足不同领域对材料性能的需求。

3 2021年第8期工程前沿时效工艺对17-4PH不锈钢组织和硬度的影响*李荣之，曹征宽，何银珍，张全新重庆钢铁研究所有限公司，重庆 400084摘　要：17-4PH不锈钢在经过固溶和时效处理时，通过马氏体相变和时效作用对材料进行强化。

基于此，文章研究了不同时效热处理温度对17-4PH不锈钢金相组织及硬度的影响规律。

研究结果表明，在经过固溶和时效热处理后，17-4PH 不锈钢金相组织为马氏体和沉淀硬化相，并含有少量残余奥氏体和铁素体，富铜的沉淀硬化相是17-4PH不锈钢强化的主要因素；相同固溶处理温度下，随着时效温度的升高，沉淀相数量增多、颗粒增大，材料硬度逐渐降低。

关键词：17-4PH不锈钢；时效工艺；热处理；金相组织；硬度中图分类号：TG156.92；TG142.71 文献标志码：A 文章编号：2096-2789（2021）08-0003-03热处理强化是金属材料强化的重要手段之一，热处理可以改变材料的显微组织以获得所需的各种性能。

时效处理是不锈钢热处理工艺的一种，不锈钢材料在固溶后可通过时效处理来进一步强化基体[1]。

17-4PH不锈钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，可通过时效处理进行强化以获得优良的综合力学性能，该材料已经被广泛应用于航空、航天等领域所需的机械轴类、汽轮机等关键部件的制造[2]。

文章重点研究了不同时效热处理工艺对17-4PH不锈钢组织及硬度的影响规律。

1 实验材料用于实验研究的17-4PH不锈钢材料化学成分及含量如表1所示。

表1 17-4PH不锈钢化学成分（质量分数）及含量 单位：%元素含量C0.06Si0.80Mn 1.00P0.03S0.03Ni 4.30Cr17.50Cu 4.10Nb0.452 实验方案先将材料样坯在1060℃下进行高温固溶处理，固溶保温时间为30min，使材料中的合金元素在高温时充分溶入奥氏体中。

保温结束后进行水冷，增大过冷度以减少残余奥氏体的形成。

不同热处理对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响不同热处理对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响超级马氏体不锈钢是在传统马氏体不锈钢基础上将碳含量严格控制在0.03%以下，并且提高镍含量的一种新型马氏体不锈钢。

相对于传统的低碳马氏体不锈钢，超级马氏体不锈钢不但具有良好的塑韧性与较高的强度和硬度，而且具有较高的断裂韧性、水下疲劳强度以及抗磨蚀等性能。

马氏体不锈钢经过正火后，能够得到板条马氏体，并经一定温度回火后，进一步得到回火马氏体能够明显影响与改善材料的综合性能。

前人研究超级马氏体不锈钢在1050℃正火并且在500℃-700℃间回火，只关注其微观组织与力学性能，并未研究其抗磨蚀。

研究对超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo进行正火后一次回火并且选取部分温度进行二次回火，对8种不同热处理下材料的硬度，冲击韧性与抗磨蚀性能关系进行了详细探讨与研究。

超级马氏体不锈钢在550℃-650℃回火后，会产生逆变奥氏体，其在透射电镜下呈黑色长条与块状，经常分布在马氏体板条边界以及奥氏体晶界处，长度为102nm-103nm，宽约为100nm。

逆变奥氏体会降低材料的强度和硬度，增加韧性。

当一次回火温度达到700℃时，逆变奥氏体附近富集的Ni元素扩散程度增加，Ni的偏析降低，冷却过程中逆变奥氏体转变为新生马氏体，材料中几乎不存在逆变奥氏体，所以硬度升高。

00Cr13Ni4Mo不锈钢在500℃-700℃范围一次回火后，随着温度上升硬度值呈先降后升。

二次回火较同温度一次回火后硬度普遍下降。

在500℃-700℃范围一次回火后韧性呈先升后降；二次回火处理对于钢的韧性影响较小。

00Cr13Ni4Mo不锈钢的累积失重量曲线呈类抛物线型，随时间的增加累积失重量增大，累积失重率不断降低。

根据材料磨蚀规律可知，对于两体磨损来说，材料硬度的高低决定了其耐磨性的优劣。

因此，超级马氏体不锈钢的抗磨蚀性与材料硬度之间关系紧密，通常材料的硬度越高，其累积失重量越低，抗磨蚀性越好。