【摘 要】
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马氏体不锈钢常用于高应力的腐蚀环境下,但常用的淬火—回火处理方法下很难达到良好的强塑性配合。通过淬火—配分工艺获得低碳马氏体+富碳残余奥氏体的混合组织能够获得良好的强韧性配合。本文先以商业化20Cr13钢为研究对象,探索淬火温度以及配分温度和配分时间等Q&P处理工艺参数对实验钢显微组织和力学性能的影响,建立了成分-工艺-组织-性能的对应关系;通过盐雾模拟腐蚀环境实验、电化学实验对几种Cr13型马氏
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马氏体不锈钢常用于高应力的腐蚀环境下,但常用的淬火—回火处理方法下很难达到良好的强塑性配合。通过淬火—配分工艺获得低碳马氏体+富碳残余奥氏体的混合组织能够获得良好的强韧性配合。本文先以商业化20Cr13钢为研究对象,探索淬火温度以及配分温度和配分时间等Q&P处理工艺参数对实验钢显微组织和力学性能的影响,建立了成分-工艺-组织-性能的对应关系;通过盐雾模拟腐蚀环境实验、电化学实验对几种Cr13型马氏体不锈钢的淬火—回火及淬火—配分状态下的耐腐蚀性能进行评价,确定了热处理状态和合金元素对耐腐蚀性的影响。研究获得如下研究结果:（1）淬火中止温度严重影响20Cr13钢Q&P处理后的组织和性能。当淬火中止温度从180℃降低到80℃时,Q&P组织中残余奥氏体含量从19%降低到6%,导致其屈服强度在450MPa的波动范围内单调升高,抗拉强度在100 MPa的波动范围内先降低后升高,延伸率在6%的波动范围内先升后降,冲击功在40 J的波动范围内先升后降。淬火终止温度在140℃的Q&P处理得到的综合性能最佳。（2）20Cr13钢的不完全淬火组织在不同温度配分处理时发生的马氏体中碳化物析出和残余奥氏体分解反应都会影响C元素从马氏体中向奥氏体中配分的效果,进而影响钢的强塑性。20Cr13钢淬火到140℃后在350℃配分时,奥氏体的含量低导致塑韧性不足;在450℃配分时奥氏体含量较高且稳定性强,塑韧性都达到较高状态;在500℃配分时,随着配分时间的延长残余奥氏体含量下降,冲击韧性有所下降。（3）20Cr13钢获得最佳综合力学性能的Q&P热处理工艺为:奥氏体化温度为1000℃淬火中止温度为140℃,配分温度450℃,保温20 min,此时钢的残余奥氏体含量为15.0%,屈服强度为1103 MPa,抗拉强度1492 MPa,延伸率26.9%,冲击吸收功 68 J,强塑积 40.1 GPa%。（4）盐雾实验、电化学极化曲线和电化学阻抗实验的结果均显示马氏体铬镍不锈钢和马氏体铬不锈钢的Q&P处理状态的耐腐蚀性能都高于Q&T状态的耐腐蚀性能,说明C、N元素处于碳氮化物析出状态的耐蚀性低于处于固溶状态的耐蚀性,这与碳氮化物析出造成的贫铬区有关。（5）马氏体铬镍不锈钢0Cr15Ni5MoN钢和00Cr13Ni5Mo钢在乙酸盐雾腐蚀实验中表现出良好的耐腐蚀性能,在铜加速乙酸盐雾实验中的失重量比在乙酸盐雾实验中的失重量提高了 20倍以上。马氏体铬不锈钢20Cr13钢、10Cr13N钢、10Cr13Si2N和10Cr13NiSiN钢在乙酸盐雾腐蚀实验中表现出比较低的耐蚀性,在铜加速乙酸盐雾实验中耐蚀性进一步恶化,失重量比在乙酸盐雾实验中的失重量提高了 4倍以上。（6）0Cr15Ni5MoN钢的耐腐蚀性优于00Cr13Ni5Mo钢耐蚀性。马氏体铬不锈钢按照20Cr13钢→10Cr13Si2N钢→10Cr13N钢→10Cr13NiSiN钢的次序耐腐蚀性提高,说明在马氏体铬不锈钢中,N元素和Ni元素明显提高耐腐蚀性能,Si元素轻微恶化耐腐蚀性能。
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