Fe-13Cr-5Ni馬氏體不銹鋼在連續(xù)加熱過程中兩相區(qū)的奧氏體生長行為

Fe-13Cr-5Ni低碳馬氏體鋼被廣泛應(yīng)用于火力發(fā)電、水輪機(jī)組件、閥體、核電站結(jié)構(gòu)件等領(lǐng)域，是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的成形性能及良好的機(jī)加工性能的鋼種。Fe-13Cr-5Ni低碳馬氏體鋼，在奧氏體化以后，極易獲得非平衡態(tài)的馬氏體組織，且在用于生產(chǎn)大型發(fā)電機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子時，由于轉(zhuǎn)子尺寸很大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能通過傳統(tǒng)的變形工藝細(xì)化組織，而熱處理過程中極易出現(xiàn)粗大晶粒并具有強(qiáng)烈的組織遺傳性。因此，有必要對Fe-13Cr-5Ni低碳馬氏體鋼在兩相區(qū)的變化展開系統(tǒng)研究。

本研究所用的Fe-13Cr-5Ni低碳馬氏體鋼化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為0.04C，0.14Si，0.55Mn，5.01Ni，12.87Cr，1.36Mo，0.03V，0.01P，0.02S，余量Fe。試樣取自發(fā)電廠渦輪轉(zhuǎn)子實(shí)際生產(chǎn)時，澆注和鍛造成型的試塊，并進(jìn)行1200℃保溫5h的均勻化處理。使用STA409PC型綜合熱分析儀進(jìn)行相變點(diǎn)的差示掃描量熱法測試。奧氏體轉(zhuǎn)變起始溫度和轉(zhuǎn)變完成溫度分別為528℃和830℃。

對均勻化處理后的試樣進(jìn)行奧氏體化處理，以10℃/s的速率將試樣分別加熱至550、600、650、700、750、800以及830℃，然后淬火至室溫。通過光學(xué)顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射儀以及顯微硬度儀研究該鋼在加熱過程中的組織轉(zhuǎn)變行為。結(jié)果表明：

（1）奧氏體以“針狀”形式在晶粒內(nèi)部馬氏體板條界處形核，并與母相間保持一定的位向關(guān)系，且加熱溫度對奧氏體的形核與長大有很大影響。當(dāng)加熱溫度較低時，“針狀”奧氏體多在馬氏體板條處形成，隨著加熱溫度的升高，“針狀”奧氏體沿馬氏體板條長大成條狀奧氏體，同時與母相保持相同的位向關(guān)系。當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，部分奧氏體傾向于在馬氏體塊界形成，并沿著馬氏體板條界向馬氏體塊內(nèi)部長大。

（2）室溫下殘余奧氏體的量，隨雙相區(qū)開始淬火溫度的升高先增加后減少，650℃時對應(yīng)室溫下殘余奧氏體的極大值，并且這一變化趨勢與試樣顯微硬度測試結(jié)果一致。