05Cr17Ni4Cu4Nb钢奥氏体产生的影响因素

05Cr17Ni4Cu4Nb钢是典型的低碳马氏体沉淀硬化不锈钢，屈服强度高稳定，塑性好.它具有优异的耐腐蚀性、水蚀性和良好的衰减性，可以处理成各种强度等级﹐广泛应用于核能发电、海洋平台、造纸工业、食品工程等领域，是大功率汽轮机末端叶片的主要材料.

05Cr17Ni4Cu4Nb钢热处理一般包括固溶处理、调节处理和时效处理.逆变奥氏体在时效处理过程中产生.逆变奥氏体是指马氏体在回火过程中重新形成的奥氏体温度的开始.逆变奥氏体作为相，逆变奥氏体可以在基材的塑性变形中产生变形化.在相变过程中，应力集中会产生释放，产生的马氏体强度比逆变奥氏体强度增加，局部增强变形部分，填补变形引起的截面积减小的影响，延缓颈部收缩，提高对称变形能力，增强材料的塑性，提高材料的断裂韧性！.然而，奥氏体向马氏体的转变伴随着体积膨胀，体积膨胀约为8%，这将影响零件的尺寸稳定性。因此，研究逆变奥氏体的形成过程及其影响因素，对于解释马氏体不锈钢的强化机理，开发这种高强度不锈钢，控制实际叶片质量和机组安全具有重要意义.

实验材料为05Cr17Ni4Cu4Nb钢，其化学成分见表1.

在05Cr17Ni4Cu4Nb钢CCT在曲线绘制过程中，样品采用均速加热，均速冷却，冷却介质为氮。具体热处理方法参数见表2.

为了分析时效温度对逆变奥氏体体积分数的影响，对样品进行了1038℃固溶处理,816℃调整处理，调整不同时效的温度﹐保温时间为5h,冷却介质为氮气，冷却速率为0.5K/s,参数见表3.

研究热膨胀性能

按照YB/T5127-1993《钢的临界点测定法(膨胀法)》K/h升温至1038℃,在加热过程中，选择断线法来测量马氏体向奥氏体的转变(A。)并改变结柬温度(Ae;),结果如图1所示YB/T5128-1993《钢的连续冷却转变曲线的测定方法(膨胀法)》CCT曲线，结果见图⒉从图1可以看出，马氏体向奥氏体的转变开始温度为622℃,转变结束温度为784℃,在冷却过程中，奥氏体开始转变为马氏体(M.)为168℃,结束温度(M)约为6o℃.

从图2可以看出，当冷却速率足够快时，过冷奥氏体在冷却过程中不会发生组织变化，产生马氏体。此外，随着冷却速度的加快，马氏体开始向奥氏体转变，温度降低.当冷却速率足够慢时，过冷奥氏体冷却过程的高温区域发生变化，部分铁素体首先沉淀，其他部分继续冷却马氏体，如图3所示.从CCT可以获得曲线，05Cr17Ni4Cu4Nb钢的临界冷却速率约为0.10K/s.

奥氏体产生的影响因素

逆变奥氏体的形成机制是扩散性变化，其位置有两种可能性：一种是在淬火过程中残留奥氏体上生长，逆变奥氏体尺寸较大；另一种是位错区域，如马氏体板条之间或原奥氏体晶界，因为这个区域Ni，C奥氏体产生容易扩散的元素.逆变奥氏体与基体之间的方向关系是一致的K-S或是N-W关系.对于汽轮机的最终叶片材料05Cr17Ni4Cu4Nb就钢而言，逆变奥氏体产生于及时性处理过程中。及时性处理温度和及时性处理的绝缘时间与合金元素的扩散有关，这对逆变奥氏体的体积分数有影响。因此，需要单独考虑.

温度对逆变奥氏体体积分数的影响

在快速变化仪器上，测量不同热处理过程下样品逆变奥氏体的体积分数。结果如图3所示。从图3可以看出，随着时效性处理温度的升高，相应样品的逆变奥氏体体积分数先增加后降低.这是因为低于A,(622℃)在及时性的前提下，随着及时性处理温度的升高，材料基材的自由度可以增加，合金元素的扩散能力可以增强，容易满足逆变奥氏体的形成条件，形成的逆变奥氏体体积可以增加.当时效处理温度超过A。然后，材料进入马氏体到奥氏体的温度范围，部分马氏体在保温过程中发生奥氏体变化，形成反向奥氏体，C，Ni奥氏体化产生的元素将偏聚[9]转化为奥氏体和逆变奥氏体，并决定其过冷稳定性.此时，转化奥氏体和逆变奥氏体的体积分数增加，奥氏体化元素的平均浓度降低，过冷奥氏体的稳定性降低，马氏体转化可能发生在冷却过程中，如图4所示M。为113℃,马氏体转变温度低于固溶处理(168)℃),这表明奥氏体发生了变化C，Ni奥氏体化产生元素的平均浓度高于基材中相应元素的平均浓度.这种变化规律与时效处理过多的奥氏体规律一致.

(1)0Cr17Ni4Cu4Nb当钢限制处理的保温时间相同时，逆变奥氏体的体积分数随着限制处理温度的升高而降低.

(2)时效处理温度为605℃随着保温时间的增加，逆变奥氏体的体积分数首先增加，然后减少。奥氏体在上升阶段的沉淀行为符合JMA动力学方程.

(3)0Cr17Ni4Cu4Nb钢逆变奥氏体在变形过程中发生了变化。变形前后逆变奥氏体体积比的对数值与实际应变之间存在良好的线性相关性.