冷处理对0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢组织和性能的影响

0Cr16Ni5Mo钢系低碳马氏体不锈钢，是欧洲国家在0Cr13Ni5Mo不锈钢的基础上研发的新型钢种，因其具有良好的综合性能，如强度高、韧性良好，抗腐蚀能力较弱，广泛应用于水电设施中的耐磨件，海上高速螺旋桨轴系材料，海洋环境螺栓用钢等。通常情况下，0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢在海洋工程用钢方面，其抗拉强度在1000MPa以下的应用较广，但随海洋结构工程用钢需求的日益苛刻，高强度级别的0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢的研究与开发迫在眉睫，而常规调质处理很难达到抗拉强度约1200MPa的级别，因此，有科研人员尝试利用冷处理手段来获得这一要求，并达到了良好效果。

试验钢0Cr16Ni5Mo经真空感应+电渣重熔后，经锻造开坯后轧制成棒材，其化学成分如表1。不同棒材的热处理工艺分别为淬火+回火、淬火+冷处理+回火，冷处理介质为干冰+酒精，将淬火后的试样快速放入干冰酒精溶液中，保温1.5h。

表1  0Cr16Ni5Mo钢的化学成分（质量分数，%）

经冷处理前后的0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢试样分别在SINTECH20/G拉伸试验机上进行力学性能测试；在Quanta650FEG型扫描电镜上进行显微组织观察；在Leica DMI 500M光学显微镜下观察其晶粒大小；在PHLIPS CM200透射电镜上进行微区观察；在D8 ADVANCE型X射线衍射仪上进行物相分析。结果表明：

（1）0Cr16Ni5Mo钢经淬火+回火、淬火+冷处理+回火热处理之后，后者可显著提高材料的强度，约增加5.3%，综合性能较好，能够满足材料的使用性能要求。

（2）0Cr16Ni5Mo马氏体不锈钢强度的提高，是由于冷处理使得板条马氏体组织发生碎化、位错缠结增加及组织转变综合引起的，而残留奥氏体转变为马氏体对强度影响相对较小。

（3）0Cr16Ni5Mo钢经冷处理之后，板条马氏体组织上几乎无细小合金碳化物出现，其对该钢的强化影响不大。

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