05Cr17Ni4Cu4Nb鋼奧氏體產生的影響因素

05Cr17Ni4Cu4Nb鋼是典型的低碳馬氏體沉淀硬化不銹鋼，屈服強度高穩定，塑性好.它具有優異的耐腐蝕性、水蝕性和良好的衰減性，可以處理成各種強度等級﹐廣泛應用于核能發電、海洋平臺、造紙工業、食品工程等領域，是大功率汽輪機末端葉片的主要材料.

05Cr17Ni4Cu4Nb鋼熱處理一般包括固溶處理、調節處理和時效處理.逆變奧氏體在時效處理過程中產生.逆變奧氏體是指馬氏體在回火過程中重新形成的奧氏體溫度的開始.逆變奧氏體作為相，逆變奧氏體可以在基材的塑性變形中產生變形化.在相變過程中，應力集中會產生釋放，產生的馬氏體強度比逆變奧氏體強度增加，局部增強變形部分，填補變形引起的截面積減小的影響，延緩頸部收縮，提高對稱變形能力，增強材料的塑性，提高材料的斷裂韌性！.然而，奧氏體向馬氏體的轉變伴隨著體積膨脹，體積膨脹約為8%，這將影響零件的尺寸穩定性。因此，研究逆變奧氏體的形成過程及其影響因素，對于解釋馬氏體不銹鋼的強化機理，開發這種高強度不銹鋼，控制實際葉片質量和機組安全具有重要意義.

實驗材料為05Cr17Ni4Cu4Nb鋼，其化學成分見表1.

在05Cr17Ni4Cu4Nb鋼CCT在曲線繪制過程中，樣品采用均速加熱，均速冷卻，冷卻介質為氮。具體熱處理方法參數見表2.

為了分析時效溫度對逆變奧氏體體積分數的影響，對樣品進行了1038℃固溶處理,816℃調整處理，調整不同時效的溫度﹐保溫時間為5h,冷卻介質為氮氣，冷卻速率為0.5K/s,參數見表3.

研究熱膨脹性能

按照YB/T5127-1993《鋼的臨界點測定法(膨脹法)》K/h升溫至1038℃,在加熱過程中，選擇斷線法來測量馬氏體向奧氏體的轉變(A。)并改變結柬溫度(Ae;),結果如圖1所示YB/T5128-1993《鋼的連續冷卻轉變曲線的測定方法(膨脹法)》CCT曲線，結果見圖⒉從圖1可以看出，馬氏體向奧氏體的轉變開始溫度為622℃,轉變結束溫度為784℃,在冷卻過程中，奧氏體開始轉變為馬氏體(M.)為168℃,結束溫度(M)約為6o℃.

從圖2可以看出，當冷卻速率足夠快時，過冷奧氏體在冷卻過程中不會發生組織變化，產生馬氏體。此外，隨著冷卻速度的加快，馬氏體開始向奧氏體轉變，溫度降低.當冷卻速率足夠慢時，過冷奧氏體冷卻過程的高溫區域發生變化，部分鐵素體首先沉淀，其他部分繼續冷卻馬氏體，如圖3所示.從CCT可以獲得曲線，05Cr17Ni4Cu4Nb鋼的臨界冷卻速率約為0.10K/s.

奧氏體產生的影響因素

逆變奧氏體的形成機制是擴散性變化，其位置有兩種可能性：一種是在淬火過程中殘留奧氏體上生長，逆變奧氏體尺寸較大；另一種是位錯區域，如馬氏體板條之間或原奧氏體晶界，因為這個區域Ni，C奧氏體產生容易擴散的元素.逆變奧氏體與基體之間的方向關系是一致的K-S或是N-W關系.對于汽輪機的最終葉片材料05Cr17Ni4Cu4Nb就鋼而言，逆變奧氏體產生于及時性處理過程中。及時性處理溫度和及時性處理的絕緣時間與合金元素的擴散有關，這對逆變奧氏體的體積分數有影響。因此，需要單獨考慮.

溫度對逆變奧氏體體積分數的影響

在快速變化儀器上，測量不同熱處理過程下樣品逆變奧氏體的體積分數。結果如圖3所示。從圖3可以看出，隨著時效性處理溫度的升高，相應樣品的逆變奧氏體體積分數先增加后降低.這是因為低于A,(622℃)在及時性的前提下，隨著及時性處理溫度的升高，材料基材的自由度可以增加，合金元素的擴散能力可以增強，容易滿足逆變奧氏體的形成條件，形成的逆變奧氏體體積可以增加.當時效處理溫度超過A。然后，材料進入馬氏體到奧氏體的溫度范圍，部分馬氏體在保溫過程中發生奧氏體變化，形成反向奧氏體，C，Ni奧氏體化產生的元素將偏聚[9]轉化為奧氏體和逆變奧氏體，并決定其過冷穩定性.此時，轉化奧氏體和逆變奧氏體的體積分數增加，奧氏體化元素的平均濃度降低，過冷奧氏體的穩定性降低，馬氏體轉化可能發生在冷卻過程中，如圖4所示M。為113℃,馬氏體轉變溫度低于固溶處理(168)℃),這表明奧氏體發生了變化C，Ni奧氏體化產生元素的平均濃度高于基材中相應元素的平均濃度.這種變化規律與時效處理過多的奧氏體規律一致.

(1)0Cr17Ni4Cu4Nb當鋼限制處理的保溫時間相同時，逆變奧氏體的體積分數隨著限制處理溫度的升高而降低.

(2)時效處理溫度為605℃隨著保溫時間的增加，逆變奧氏體的體積分數首先增加，然后減少。奧氏體在上升階段的沉淀行為符合JMA動力學方程.

(3)0Cr17Ni4Cu4Nb鋼逆變奧氏體在變形過程中發生了變化。變形前后逆變奧氏體體積比的對數值與實際應變之間存在良好的線性相關性.