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钢是由低碳马氏体相变强化和时效强化两种强化

2019-05-08 15:33      点击:
钢是由低碳马氏体相变强化和时效强化两种强化效应叠加的高强度不锈钢,自20世纪60年代后期以来马氏体时效不锈钢成为超高强度不锈钢发展的一个新的领域,并且得到了迅速的发展,它以高强度和良好的综合性能迅速成为航空、航天、先进机械制造、核能等高科技领域关键设备的承力耐蚀(或高温)部件的首选材料[1-3]。其优良的性能主要得益于低碳马氏体相变和时效硬化两种强化效应叠加[4]。其生产广泛采用了精料、超洁净度、超细组织以及超均匀化等工艺技术。近3O年来,马氏体时效不锈钢的开发和研究取得了很大的进步。1961年美国Carpenter Technology Co.研制了第一个含钴的Pyroment X-12马氏体时效不锈钢,以后又先后开发了不含钴的Custom 450、Custom 455及X-15、X-23。此时期美国一些公司先后开发了AM363、Almar326、In736、PH13-8Mo、Unimar CR等。德国于19 6 7、1971年先后研制成功了Ul—trofort 401-403等钢种[5]。我国在上世纪7O年代也曾开展了一些马氏体时效不锈钢的研究工作[6]。例如,研制了OOCr13Ni8Mo2NbTi[7]。至2O世纪末,我国已有1O多个马氏体时效不锈钢获得广泛应用 。马氏体时效不锈钢的合金化  
  含Cu马氏体时效钢,如17—4PH和C455 均存在明显的过时效现象[10],这是由时效析出的Cu、Ni、Ti颗粒的粗化所导致的。而本研究的含Mo马氏体时效不锈钢具有显著的抑制过时效能力,Mo在其中起了主要作用。已有相关文献报道,含Mo的9Ni一12 Cr一2Cu马氏体不锈钢在475℃时效5min后,首先析出富Cu相,表现为硬度迅速增加,该富 Cu相成为后续富Ni相的析出形核点,2h后的Cu富集相和Ni富集相分离,由于Mo在富Ni 沉淀区形核,硬度继续增加,但前4h的时效硬化主要取决于富Ni相和富Cu相的析出,且对连续时效硬化行为起到关键作用。Mats Hattestrand等人[11]在475℃时效100h发现位错和板条马氏体周围存在二十面体准晶结构的相,由于它富集Mo,因此有效地阻止了长期时效过程中的长大粗化现象,使得材料表现为长期连续的硬化行为。
 马氏体时效不锈钢具有比强度大、屈强比高、强韧兼备、弹性性能优异、耐蚀性和热稳定性好、热处理规范简便、加工成型性及焊接性能优良等优点,具有良好的发展前景。将高强度马氏体时效不锈钢发展至超高强度(σb≥1800MPa),同时具有良好的塑韧性,在航空航天等领域存在着广泛的应用和需求前景。但从经济角度考虑,由于这类钢均含有较高的钴元素,因而价格较昂贵。对此,开展无钴超高强度马氏体时效不锈钢的研究以及稀土元素的添加对马氏体时效不锈钢腐蚀行为的影响研究,开展耐海水腐蚀马氏体时效不锈钢的应用与研究都有重要的意义。

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