【摘 要】
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20Cr13型马氏体不锈钢在大气、水蒸气、有机酸中有较好的耐腐蚀性,在工业生产中有广泛的应用,这类马氏体不锈钢通常采用淬火-回火工艺,虽然强度和硬度很高,但塑韧性相对较差。淬火-配分（Q&P）工艺是针对马氏体钢提出的新型热处理工艺,可以在马氏体组织中引入一定量富碳奥氏体组织,马氏体保持了基体的强度,残余奥氏体又提升了塑性。改善热处理工艺的同时,结合合金化的方法可以进一步提高马氏体不锈钢的塑韧性耐腐
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20Cr13型马氏体不锈钢在大气、水蒸气、有机酸中有较好的耐腐蚀性,在工业生产中有广泛的应用,这类马氏体不锈钢通常采用淬火-回火工艺,虽然强度和硬度很高,但塑韧性相对较差。淬火-配分（Q&P）工艺是针对马氏体钢提出的新型热处理工艺,可以在马氏体组织中引入一定量富碳奥氏体组织,马氏体保持了基体的强度,残余奥氏体又提升了塑性。改善热处理工艺的同时,结合合金化的方法可以进一步提高马氏体不锈钢的塑韧性耐腐蚀性能。本研究以10Cr13N和10Cr13Si2N马氏体不锈钢为研究对象,针对实验钢在Q&P处理时的组织转变和强韧化机理展开研究,分析一步法Q&P过程中奥氏体稳定化规律;探讨了淬火中止温度、配分温度及配分时间对二步法Q&P组织和性能的影,响规律,找出获得最佳性能的工艺参数以及其对应的组织;通过对比确定了 Si元素的作用效果和机制。研究结果如下:（1）用全自动金属相变仪研究了 10Cr13N钢奥氏体化以后淬火到Ms温度以下不同温度保温停留一定时间再继续冷却到室温（相当于一步法Q&P）过程中的热膨胀行为。结果显示,实验钢在淬火中止温度停留时发生体积收缩,收缩量随温度的降低而减小;实验钢在淬火中止温度停留时发生奥氏体稳定化,稳定化温度区间随着淬火中止温度的降低从几℃增加到几十℃,但不足以令残留奥氏体保留到室温。（2）用全自动金属相变仪研究了 10Cr13N钢和10Cr13Si2N钢奥氏体化以后分别淬火到120℃和140℃以后再升高到不同温度保温一段时间后继续冷却到室温（相当于二步法Q&P）过程中的热膨胀行为。结果显示,10Cr13N钢不完全淬火试样在350℃、450℃和500℃配分时都会发生体积膨胀,膨胀量随淬火中止温度和配分温度改变而改变;10Crl3Si2N钢在350℃和450℃配分时体积变化很小,在500℃配分时发生明显的膨胀。（3）10Cr13N钢和10Cr13Si2N钢奥氏体化以后分别淬火到120℃和1 4C0℃以后再经不同温度配分处理的研究结果显示,2种实验钢在350℃配分时得到的残留奥氏体最少,奥氏体体积分数随着配分时间延长而增多;在450℃配分时得到的奥氏体最多,10Cr13N钢中奥氏体在配分40min左右达到极值后下降,10Cr13Si2N钢中奥氏体体积分数在配分20min左右达到极值后下降;2种实验钢在500℃配分时得到的奥氏体较少,10Cr13N钢中奥氏体体积分数随配分时间变化不大。10Cr13Si2N钢中奥氏体体积分数随配分时间延长而降低。（4）10Cr13N钢和10Cr13Si2N钢奥氏体化以后分别淬火到120℃和140℃以后再经不同温度配分处理的研究结果显示,在350℃配分时,得到的屈服强度最低,冲击韧性最好,塑性提高需要较长的配分时间可以实现;在450℃配分时,屈服强度升高,冲击韧性下降,塑性在配分40min左右达到极值;在500℃配分时,屈服强度升高,冲击韧性恶化,塑性降低。（5）10Cr13N钢经1000℃奥氏体化后淬火至120℃之后450℃C配分40min时获得最佳综合性能,奥氏体含量为10.3%,此时的屈服强度为1018MPa,抗拉强度为1336MPa,延伸率达到24.8%,冲击吸收功为100J,强塑积可达33133MPa·%。10Cr13Si2N钢经1 000℃奥氏体化后淬火至140℃之后450℃配分40min 时获得最佳综合性能,此时残余奥氏体含量为10.4%,屈服强度为1019MPa,抗拉强度达到1457MPa,延伸率达到25.4%,冲击吸收功为55J,强塑积可达37591 MPa·%。（6）提高10Cr13N钢中Si元素的加入量可以抑制马氏体中碳氮化物在配分过程中析出,使钢中残留奥氏体的稳定性增加,提高了钢的抗拉强度和延伸率,但是降低了冲击韧性。
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