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时效温度对PH13-8Mo(0Cr13Ni8Mo2Al)马氏体时效不锈钢（化学成分）组织和力学性能的影响
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2015-02-26
马氏体时效不锈钢的代表钢种为0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH）和0Cr13Ni8Mo2Al（PH 13-8Mo），它们一般用于制造在400℃以下环境中工作的高强耐蚀承力构件，如发动机零件、紧固件等。目前，PH13-8Mo不锈钢作为高强度耐腐蚀结构材料已广泛用于海上平台、航空、航天等。
马氏体时效不锈钢的代表钢种为0Cr17Ni4Cu4Nb（17-4PH）和0Cr13Ni8Mo2Al（PH 13-8Mo），它们一般用于制造在400℃以下环境中工作的高强耐蚀承力构件，如发动机零件、紧固件等。目前，PH13-8Mo不锈钢作为高强度耐腐蚀结构材料已广泛用于海上平台、航空、航天等。但在国内，无论是民用飞行器还是军用武器装备，该钢都未能得到推广使用。在耐腐蚀高强度沉淀硬化不锈钢的使用上，我国军、民装备仍在使用那些已被发达国家淘汰的材料，如17-4PH等。此外，PH13-8Mo不锈钢至今仍未列入我国沉淀硬化不锈钢的标准牌号中，而且国内对于其力学性能、耐腐蚀性能的研究还不完善，对其冶炼及热处理工艺亦未能完全掌握。为此，科研人员研究了不同时效温度对PH13-8Mo不锈钢力学性能和显微组织的影响，希望能为今后此类材料的研制和开发提供参考。
试验用PH13-8Mo不锈钢取自自产的Φ25mm热锻棒材，其化学成分如表1 所示。该钢采用真空冶炼和电渣重熔双联净化工艺制备，制备过程中充分去除气体，以减少偏析、低熔点杂质和去除非金属夹杂物，在WZC-30型30kg双室真空油淬炉内对试验钢进行固溶处理，固溶温度为930℃，保温1h；然后在SX2-8-10型工业热处理电阻炉内进行时效处理，时效温度为480、510、540、565、590、620℃，保温时间为4h。
表1 PH13-8Mo不锈钢的化学成分（质量分数，%）
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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
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0.034
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0.078
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0.048
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12.19
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8.36
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2.11
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0.90
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0.37
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3.57
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制备的硬度试样的两端面、拉伸试样的标距部位及冲击试样的表面粗糙度（Ra）不大于5μm。采用8150LK型洛氏硬度计测试验钢的洛氏硬度；采用LEICA-DMLM型光学显微镜观察试验钢的显微组织；采用Philips XL-30型扫描电镜（SEM）观察试验钢的显微形貌，并进行微区成分分析；参考GB/T228.1-2010《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》制备拉伸试样，并在ZWICK-Z400型拉伸试验机上进行拉伸试验；参考GB/T229-2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》，在ZBC-2302-Z型冲击试验机上进行冲击试验。以上试验数据均取三个试样的平均值。试验结果如下：
（1）PH13-8Mo不锈钢在930℃固溶，再在510℃时效4h后具有最高的硬度和强度，但此时的冲击韧性较低；在510～620℃时效时，随着时效温度的升高，硬度和强度下降，冲击韧性增加。
（2）PH13-8Mo不锈钢在930℃固溶后的组织为马氏体和奥氏体，在480℃时效后的组织为回火马氏体和少量Ni3Al析出相，在510℃时效后的组织主要为回火马氏体和弥散分布的Ni3Al析出相；经620℃时效处理后的组织为回火索氏体和粒状析出相。
（3）PH13-8Mo不锈钢在480℃时效时开始析出金属间化合物Ni3Al，该析出相随时效温度升高而逐渐长大和增多。
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