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铁素体耐热不锈钢因其价格低廉,耐高温氧化性能好,耐腐蚀性能好,热导率高等优点,被广泛应用于锅炉管道、汽车零部件等领域。近年来,汽车排气系统的使用寿命和排气温度的不断提高,对排气系统热端部件的服役条件也提出了更加苛刻的要求。为了提高汽车排气系统热端部件材料的综合性能,合金化是一种普遍并且十分重要的方法。本文以00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢为研究对象,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等表征手段,详细观察了时效处理后试样的微观组织形态和析出相的变化、析出相的取向及析出相长大规律,探究时效处理对00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢组织演变的影响;通过电化学实验如动电位极化曲线、交流阻抗谱等测试分析,掌握不同时效处理工艺对00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢耐腐蚀性能的影响规律;通过莫特-肖特基曲线、X射线光电子能谱(XPS)分析探讨了铁素体耐热不锈钢表面钝化膜的半导体特性及钝化膜成分组成,进而研究其腐蚀机理。研究时效工艺对00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢的微观组织的影响,结果表明:经过不同的时效处理工艺,一共发现四种不同类型的析出相,分别为ε-Cu、NbC、Fe3Nb3C和Fe2Nb型Laves相。在时效时间均为2 h时,随着时效温度的上升,ε-Cu由细小的颗粒状逐渐长大,并向杆状方向生长,当时效温度达到850℃时,ε-Cu的析出量减少。随着时效温度的升高,碳化物和Laves相在晶内及晶界处析出并长大,在850℃时效时,含Nb相大量析出且粗化严重,富铜相析出较少。在750℃等温时效时,随着时效时间的延长,ε-Cu最先析出,各析出相随着时效时间的延长而逐渐粗化。通过建立粗化模型计算证实在750℃等温时效过程中,Fe2Nb的粗化速率比NbC的粗化速率高。试样的显微硬度随着时效温度的升高而逐渐降低,由于析出硬化的作用,在650℃时效时硬度达到最大值。随着温度的升高,析出相粒子粗化,当时效温度升高至850℃时,硬度最低。试样的显微硬度随着时效时间的延长先升高而后降低,最后趋于稳定,在750℃时效5h时,试样的显微硬度达到峰值,相比于固溶态提高了46%。随着时效时间的延长,显微硬度开始下降,最终趋于稳定。在750℃等温时效过程中,可以分为三个阶段:欠时效(05 h)、时效峰(5 h)和过时效(530 h)。研究时效工艺对00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢的耐腐蚀性能的影响,结果表明:随着时效温度的升高,试样的耐腐蚀性能下降,时效温度为850℃时,由于此时钢中大量含Nb析出相的富集导致基体中Cr的分布不均匀,试样表现出最差的抗Cl-腐蚀性能。750℃等温时效中,在02 h时效初期阶段,耐腐蚀性能下降,进一步延长时效时间至30 h耐腐蚀性能有所改善。在时效初期(02 h),大量细小的ε-Cu和含Nb析出相粒子形成使周围产生电位差导致耐腐蚀性降低。随着时效时间的延长,富铜相的持续析出使更多的Cu以CuCl2-的形式溶解在基体表面,从而抑制Cl-腐蚀。00Cr17NbCu铁素体耐热不锈钢表面形成的钝化膜呈现出p-n型半导体特性,钝化膜主要由铁和铬的氧化物组成。