不同热处理对超级马氏体不锈钢组织和性能的影响

超级马氏体不锈钢是在传统马氏体不锈钢的基础上，碳含量严格控制在0.03%以下，以及一种镍含量增加的新型马氏体不锈钢。与传统的低碳马氏体不锈钢相比，超级马氏体不锈钢不仅具有良好的塑性韧性和更高的强度和硬度，而且具有更高的断裂韧性、水下疲劳强度和耐磨性。马氏体不锈钢经正火后可获得板条马氏体，经一定温度回火后，进一步回火马氏体可显着影响和改善材料的综合性能。前人对超级马氏体不锈钢进行了1050℃正火和500～700℃回火的研究，只关注其显微组织和力学性能，没有研究其抗磨性。研究中对超级马氏体不锈钢00Cr13Ni4Mo进行一次正火回火，并选取部分温度进行二次回火。详细讨论和研究了材料在8种不同热处理条件下的硬度、冲击韧性和耐磨性之间的关系。

超级马氏体不锈钢在550℃-650℃回火后会产生倒奥氏体，在透射电镜下呈黑色条状与块状不同，常分布在马氏体板条和奥氏体晶界的边界处，长度为102nm-103nm，宽度为100nm左右。倒奥氏体会降低材料的强度和硬度，增加韧性。当一次回火温度达到700℃时，逆奥氏体附近富集Ni的扩散程度增加，Ni的偏析减少。在冷却过程中，逆奥氏体转变为新的马氏体，在材料中几乎不存在。转化为奥氏体，所以硬度增加。

00Cr13Ni4Mo不锈钢在500℃-700℃范围内回火一次后，硬度值随温度升高先降低后升高。在相同温度下，二次回火的硬度一般低于一次回火。在500℃-700℃范围内，第一次回火后韧性先升高后降低；二次回火处理对钢的韧性影响不大。

00Cr13Ni4Mo不锈钢的累积失重曲线呈抛物线状，累积失重随着时间的增加而增加，且累积失重率持续减少。根据材料磨损规律，对于二体磨损，材料的硬度决定了其耐磨性。因此，超级马氏体不锈钢的耐磨性与材料的硬度密切相关。一般来说，材料的硬度越高，累积失重越低，耐磨性越好。研究发现00Cr13Ni4Mo钢500℃回火后硬度最高，韧性较差，550℃回火后硬度次之，韧性好，550℃回火后耐磨性最好，而500°C回火其抗磨损性能排名第二。因此，可以发现00Cr13Ni4Mo钢的耐磨性主要与硬度有关，其冲击韧性也对耐磨性能有影响。

00Cr13Ni4Mo钢在相同温度下二次回火硬度略低于一次回火，耐磨性没有提高。从材料性能和经济性来看，00Cr13Ni4Mo钢1050℃正火+550℃一次回火是最好的热处理工艺。