摘要： 马氏体不锈钢是Cr含量在13%-18%范围内的低碳或高碳钢，具有高强度和耐蚀性的特点。本文以含Cu量为1.039的1Cr13型不锈钢为研究对象，在相同的淬火温度，不同的配分温度和时间的处理后，将不锈钢通过光学显微镜，XRD,TEM,拉伸试验等分析方法，研究了Q&P工艺对其组织性能的影响。研究表明，应用Q&P工艺对1Cr13型不锈钢进行热处理，可以获得一定比例的残余奥氏体，其组织为马氏体和残余奥氏体；随着碳分配温度的升高，马氏体不锈钢的强度、韧性及塑性会逐渐增大，而延伸率会逐渐减小；随着配分时间的增加，抗拉强度变化不明显,而马氏体不锈钢中的残余奥氏体含量先增加后减少，硬度会随着残余奥氏体含量变化先增大后减小，当残余奥氏体含量较高时，延伸率略有增加。

关键词： 1Cr13不锈钢；“Q&P”工艺；淬火；组织；性能

Effect of Q & P process on Microstructure and Properties of martensitic stainless Steel

Abstract: Martensitic stainless steel is a low carbon or high carbon steel with Cr content in the range of 13% to 18%, which is characterized by high strength and corrosion resistance. In this paper, 1Cr13 stainless steel containing 1.039 Cu was taken as the object of study.At the same quenching temperature, after different treatment temperatures and time. The effects of Q & P process on its microstructure and properties were studied by means of optical microscopy, XRD, TEM and tensile tests. The study shows that retained austenite can be obtained in 1Cr13 stainless steel by Q & P process. Its microstructure is martensite and retained austenite. As the carbon distribution temperature increases, the strength, toughness, and plasticity of the martensitic stainless steel will gradually increase, and the elongation will gradually decrease.With the increase of distribution time, the change of tensile strength is not obvious, but the content of retained austenite in martensitic stainless steel increases first and then decreases, and the hardness increases first and then decreases with the change of retained austenite content. When the austenite content is high, the elongation slightly increases.

Keywords: 1Cr13 stainless steel; “Q & P”process; Quenching; carbon distribution; performance

目录

1绪论 1

1.1选题背景 1

1.2不锈钢的与分类 2

1.2.1按钢中的主要化学成分分类 2

1.2.2按钢中的组织结构分类 2

1.2.3马氏体不锈钢的定义 3

1.2.4马氏体不锈钢的分类 3

1.2.5马氏体不锈钢的特点 4

1.2.6马氏体不锈钢的合金化 4

1.2.7马氏体不锈钢存在的问题 5

1.3不锈钢国内外研究概况 5

1.4Q&P工艺的特点 5

1.5本文研究内容及意义 6

2实验材料和方案 7

2.1实验材料 7

2.2实验方案 7

2.3力学性能测试 9

2.3.1拉伸实验 9

2.3.2硬度测试 10

2.4显微组织结构分析 10

2.4.1透射电镜组织观察 10

2.4.2XRD衍射实验 10

2.5金相制样和观察 11

3实验结果与分析 14

3.1Q&P热处理工艺对组织的影响 14

3.2Q&P热处理工艺对拉伸性能的影响 16

3.2.1Q&P工艺对拉伸性能的影响 16

3.2.2Q&P工艺对硬度的影响 18

4结论 21

致谢 22

参考文献 23

1 绪论

1.1 选题背景

不锈钢的发展可以追溯到上个世纪，翻开了世界冶金史的新篇章。在石油化工等工业部门中，各种压力容器、管道等设备都要与各种腐蚀性气体相接触，这些设备易被腐蚀甚至失效[1]。为了保证设备长期稳定安全工作，制造这些设备的钢除了应有一定的力学和工艺性能要求外，还必须具有良好的耐腐蚀性能。不锈钢应运而生。通常不锈钢指的是不锈钢和耐酸钢的总称[2,3]。在20世纪初，英国的材料研究员吉森和法国的冶金专家波特万、吉耶发现了Fe-Cr合金钢的耐蚀性；在20世纪10年代，Cr13型马氏体不锈钢被英国的布里尔利制作出来了，美国的丹齐曾成功研制了含Cr量为14%-16%的铁素体不锈钢，德国的斯特劳斯等冶金学家研制出奥氏体不锈钢，其Cr含量为15%-40%；20世30纪年代，法国的Unieux实验室通过大量试验，发现了奥氏体-铁素体双相不锈钢；20世纪40年代，美国人史密斯·埃塔尔通过实验发现了17-4PH马氏体沉淀硬化不锈钢[4,5]。至此，已发现有五种不锈钢钢种，即马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢以及沉淀硬化不锈钢[6]。