添加Si对马氏体不锈钢淬火-配分组织和性能的影响

王官涛，周永浪，赵 卓，王立军，刘春明

(东北大学 材料各向异性与织构教育部重点实验室，沈阳 110819)

马氏体不锈钢(martensitic stainless steels, MSSs)因其具有高强度、高硬度和低成本优势，广泛应用于高载荷腐蚀环境，但其应用领域的拓展却由于塑韧性和耐腐蚀性能方面的不足受到限制。传统MSSs的热处理方式为淬火+回火，但由于马氏体内回火过程中有Cr23C6型碳化物的析出，塑韧性获得提高的同时也使强度下降，再加上成分偏析和回火脆性等原因[1-2]，导致MSSs在强塑性方面总是低于同强度级别的低合金钢。由于钢中Cr含量限制和Cr23C6型碳化物的析出产生附加贫Cr区则是其耐腐蚀性能差的直接原因。研究表明[3-4]，马氏体组织中引入分散的残余奥氏体是提高塑韧性的有效方法，并成为推动MSSs发展的重要方向。

近年来，研究者们[5-7]提出了采用淬火-配分(quenching and partitioning, Q&P)工艺来提高马氏体钢中残余奥氏体的含量。具体方法为：将钢奥氏体化以后淬火至马氏体开始温度Ms和马氏体终止温度Mf间的某一温度得到马氏体+残余奥氏体的复相组织，之后在淬火终止温度停留或升温至更高温度保温，使碳元素从过饱和的马氏体中扩散(配分)至临近未转变的奥氏体内[5,8-9]，残余奥氏体由于碳含量增加使稳定性提高从而在组织中保留下来。Q&P钢中通常添加Si,Al和P等[10-12]非碳化物形成元素来提高获得残余奥氏体的能力，从而抑制不完全淬火生成的马氏体在保温时发生碳化物析出的回火反应而降低配分效果。

由于成分体系和服役条件的差异，Q&P型高强韧性高耐蚀MSSs的开发需要在借鉴低合金Q&P钢的研究成果的基础上展开相变规律、合金化理论和强韧化机理的系统研究。……