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時(shí)效溫度對(duì)PH13-8Mo(0Cr13Ni8Mo2Al)馬氏體時(shí)效不銹鋼（化學(xué)成分）組織和力學(xué)性能的影響
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時(shí)間：2015-02-26
馬氏體時(shí)效不銹鋼的代表鋼種為0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH）和0Cr13Ni8Mo2Al（PH 13-8Mo），它們一般用于制造在400℃以下環(huán)境中工作的高強(qiáng)耐蝕承力構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、緊固件等。目前，PH13-8Mo不銹鋼作為高強(qiáng)度耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料已廣泛用于海上平臺(tái)、航空、航天等。
馬氏體時(shí)效不銹鋼的代表鋼種為0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH）和0Cr13Ni8Mo2Al（PH?13-8Mo），它們一般用于制造在400℃以下環(huán)境中工作的高強(qiáng)耐蝕承力構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)零件、緊固件等。目前，PH13-8Mo不銹鋼作為高強(qiáng)度耐腐蝕結(jié)構(gòu)材料已廣泛用于海上平臺(tái)、航空、航天等。但在國(guó)內(nèi)，無論是民用飛行器還是軍用武器裝備，該鋼都未能得到推廣使用。在耐腐蝕高強(qiáng)度沉淀硬化不銹鋼的使用上，我國(guó)軍、民裝備仍在使用那些已被發(fā)達(dá)國(guó)家淘汰的材料，如17-4PH等。此外，PH13-8Mo不銹鋼至今仍未列入我國(guó)沉淀硬化不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)中，而且國(guó)內(nèi)對(duì)于其力學(xué)性能、耐腐蝕性能的研究還不完善，對(duì)其冶煉及熱處理工藝亦未能完全掌握。為此，科研人員研究了不同時(shí)效溫度對(duì)PH13-8Mo不銹鋼力學(xué)性能和顯微組織的影響，希望能為今后此類材料的研制和開發(fā)提供參考。
試驗(yàn)用PH13-8Mo不銹鋼取自自產(chǎn)的Φ25mm熱鍛棒材，其化學(xué)成分如表1?所示。該鋼采用真空冶煉和電渣重熔雙聯(lián)凈化工藝制備，制備過程中充分去除氣體，以減少偏析、低熔點(diǎn)雜質(zhì)和去除非金屬夾雜物，在WZC-30型30kg雙室真空油淬爐內(nèi)對(duì)試驗(yàn)鋼進(jìn)行固溶處理，固溶溫度為930℃，保溫1h；然后在SX2-8-10型工業(yè)熱處理電阻爐內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效溫度為480、510、540、565、590、620℃，保溫時(shí)間為4h。
表1??PH13-8Mo不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）
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C
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Si
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Mn
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Cr
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Ni
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Mo
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Al
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Nb
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Cu
|
|
0.034
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0.078
|
0.048
|
12.19
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8.36
|
2.11
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0.90
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0.37
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3.57
|
?
制備的硬度試樣的兩端面、拉伸試樣的標(biāo)距部位及沖擊試樣的表面粗糙度（Ra）不大于5μm。采用8150LK型洛氏硬度計(jì)測(cè)試驗(yàn)鋼的洛氏硬度；采用LEICA-DMLM型光學(xué)顯微鏡觀察試驗(yàn)鋼的顯微組織；采用Philips?XL-30型掃描電鏡（SEM）觀察試驗(yàn)鋼的顯微形貌，并進(jìn)行微區(qū)成分分析；參考GB/T228.1-2010《金屬材料?拉伸試驗(yàn)?第1部分：室溫試驗(yàn)方法》制備拉伸試樣，并在ZWICK-Z400型拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)；參考GB/T229-2007《金屬材料?夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法》，在ZBC-2302-Z型沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)均取三個(gè)試樣的平均值。試驗(yàn)結(jié)果如下：
（1）PH13-8Mo不銹鋼在930℃固溶，再在510℃時(shí)效4h后具有最高的硬度和強(qiáng)度，但此時(shí)的沖擊韌性較低；在510～620℃時(shí)效時(shí)，隨著時(shí)效溫度的升高，硬度和強(qiáng)度下降，沖擊韌性增加。
（2）PH13-8Mo不銹鋼在930℃固溶后的組織為馬氏體和奧氏體，在480℃時(shí)效后的組織為回火馬氏體和少量Ni3Al析出相，在510℃時(shí)效后的組織主要為回火馬氏體和彌散分布的Ni3Al析出相；經(jīng)620℃時(shí)效處理后的組織為回火索氏體和粒狀析出相。
（3）PH13-8Mo不銹鋼在480℃時(shí)效時(shí)開始析出金屬間化合物Ni3Al，該析出相隨時(shí)效溫度升高而逐漸長(zhǎng)大和增多。
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