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马氏体时效不锈钢是一种含Fe,Cr,Ni,Ti(或Al)等基本元素的超低C含量合金。它通过马氏体相变并随后时效析出弥散的Ni3Ti(Al)相,实现高强高韧的力学性能,在航空航天、核能和医疗器械等高端领域有广泛的应用。医用缝合针是一种量大面广的医疗耗材,通常使用3Cr13马氏体不锈钢制造,其缺点是韧性不足。本实验室长期开展了以OOCr12Ni9Mo4Cu2Ti为代表的马氏体时效不锈钢的研究,并试图将其用于高强高韧型医用缝合针的制造。该合金最早由瑞典山特维克公司开发,牌号为1RK91,纳米尺度Ni3Ti颗粒弥散析出是强化的主要手段。近些年进一步发展中,少量Al元素与Ti元素同时加入被用来强化合金。本研究针对这一方向,设计合成了 一种以Ti/(Ti+Al)比值为变量的Ti-Al复合强化的合金,结合力学性能测试技术、微观形貌观察对其进行了研究,重点关注了时效后材料的硬度和韧性。通过对Ti-Al复合马氏体时效不锈钢的研究发现:(1)Ti/(Ti+Al)比值越高,硬度值越大;Ti/(Ti+Al)比值越低,则合金的韧性越高;(2)时效温度升高,硬度先增大后减小,在475-525℃时效温度范围内最佳。韧性随时效温度升高先增大后减小,最佳韧性在525-600℃时效温度范围内,但与硬度随温度的变化趋势并不完全同步。从整体力学性能来看,525℃、120min时效后的强度、韧度综合性能最佳。通过对时效脆性的研究发现:(1)00Cr12Ni9Mo4CuXTiX马氏体时效不锈钢的时效脆性随着时效温度的升高先增大后减小,脆性最大值(即断裂功最小值)出现在425℃-475℃之间,硬度最大值出现在475-525℃之间,峰时效(即强硬度获得最佳状态的时效阶段)与脆性最大值并不是同步对应的。由此可见,若要获得最佳强韧性应在峰值时效或略微过时效状态;欠时效状态引起材料脆性,应严格避开。(2)00Cr12Ni9Mo4CuXTiX马氏体时效不锈钢在30min以内随时长增加不稳定波动,出现可回复时效脆性。在120min以内,时效时长对硬度值的影响不明显。综上,要获得较为稳定的强韧度,时效时长至少需要在60 min以上。