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为提高9Ni钢的低温韧性,本文通过不同的热处理工艺来调控组织,进而研究其对9Ni钢微观组织和力学性能的影响,并对9Ni钢的微观组织韧化机理进行了探讨。首先,用Gleeble-3500热模拟机模拟0.1℃/s~10℃/s不同冷却速度下过冷奥氏体的转变过程,获得不同冷却速度下的线膨胀曲线,并结合显微组织分析,得到了9Ni钢的CCT曲线。其次,通过不同的热处理工艺实验,研究不同工艺对9Ni钢组织和低温韧性的影响。最后,实验钢的组织韧化机理采用OM、SEM、TEM、EBSD以及内耗等手段进行分析。研究发现,9Ni钢奥氏体化以后连续冷却过程中的相变行为是:当以小于5℃/s的速度冷至室温时,组织中存在一定量的铁素体,并且随着冷速的加快,铁素体的含量和尺寸减少,马氏体相变点降低;当以5℃/s~10℃/s的速度冷至室温时,组织主要为贝氏体和板条马氏体的混合组织;当冷速达到10℃/s时,组织中将得到全部的板条马氏体。优化调质热处理工艺,研究发现冷速对9Ni钢低温韧性的影响显著。具体实验结果表明:QT快冷和QT慢冷下实验钢在-196℃下的冲击韧性值最大相差75J,快冷时冲击韧性值可达165 J。这主要是慢冷条件下组织中的残余奥氏体较粗大,C、Ni等奥氏体稳定元素含量少,不稳定的缘故。研究循环淬火和临界区淬火工艺对9Ni钢组织和力学性能的影响,结果表明:RLT和QLT工艺下,实验钢的组织均以板条马氏体为基体加铁素体和均匀弥散分布的残余奥氏体。RLT和QLT工艺下实验钢的低温韧性均比QT工艺高。RLT工艺下实验钢的低温冲击功最高,达到188 J,并且性能稳定。对不同工艺下9Ni钢的组织演变及韧化机理进行分析,结果表明:经QT热处理后,粒状的残余奥氏体存在于组织中的晶界上,并且与基体呈K-S位向关系;组织中残余奥氏体含量越多,奥氏体中碳、镍等元素含量相对较高及其尺寸越均匀细小时,韧化效果越好;组织中的大角度晶界比例越多,钢的冲击韧性越好。9Ni钢经两相区热处理后组织中铁素体尺寸相对较大的,低温韧性更好;铁素体的存在细化了原奥氏体晶粒,回火后板条马氏体组织细化,钢的韧性增加。