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。研究发现00Cr13Ni4Mo钢在500℃回火后硬度最高，韧性较差，550℃回火后硬度次高，韧性良好，并且550℃回火后材料的抗磨蚀性能最优，而500℃回火后材料的抗磨蚀性能排第二。所以能够发现00Cr13Ni4Mo钢的抗磨蚀性能主要与硬度有关，其冲击韧性对磨蚀性能亦有影响。

00Cr13Ni4Mo钢在二次回火较同温度一次回火的硬度略有降低，且抗磨蚀性未见提高。从材料性能和经济性方面综合考虑，00Cr13Ni4Mo钢经1050℃正火+550℃一次回火为最佳的热处理工艺。