等温处理对15-5PH不锈钢马氏体相变的影响

永峰山人

15-5PH不锈钢是一种新型低碳马氏体沉淀硬化不锈钢。它具有高的强度，良好的横向韧性及低温性能，热处理工艺简单等特点，经精加工后的零件只需进行温度较低的时效即可达到规定的力学性能，已在飞机、舰船、导弹壳体等关键部位上得到应用。15-5PH不锈钢的强韧性是通过马氏体相变，然后在450～620℃时效析出ε-Cu、NbC等强化相来获得。以往对15-5PH不锈钢的研究主要集中在组织、力学性能及时效过程等方面，而有关马氏体相变规律，尤其是等温处理后的相变规律鲜有报道。但是，掌握马氏体的相变规律对控制该不锈钢组织及性能具有重要意义。本项目利用DIL805A快速膨胀仪，研究等温处理对该钢马氏体相变点变化的影响规律。

试验材料为15-5PH不锈钢（0Cr15Ni5Cu4Nb），其化学成分见表1。试样尺寸为外径Φ4mm、内径Φ3.5mm、长10mm的管状件。在DIL805A快速膨胀相变仪上进行相变点的测定，通过透射电镜和金相显微镜观察等温处理后的组织。将试样以50℃/min的加热速度加热至1040℃保温60min，然后以200℃/s的冷却速度分别冷至850、800、700和650℃保温一定时间（10～60min），再以10℃/s的冷却速度冷至Mf点以下，测定其相变点Ms、Mf，记录冷却过程中的膨胀曲线并确定马氏体转变点。

表1 15-5PH不锈钢的化学成分（质量分数，%）

C	Mn	Si	P	S	Cr	Ni	Nb	Cu	Fe
0.03	0.53	0.38	0.03	0.005	15.83	5.33	0.28	3.19	余量

结果表明：
（1）15-5PH不锈钢经等温处理后，组织为板条状马氏体，有NbC等颗粒状第二相析出。
（2）随等温温度升高，马氏体相变点逐渐升高，在700～800℃之间等温时，Ms点变化更为明显，Mf点则基本无变化；板条状马氏体变化不大，NbC相数量和尺寸都有所增加。
（3）随等温时间的延长，Ms点先下降后升高，等温30min时达到最低值，Mf点的变化不明显；板条大小及间距略有增加。