【摘 要】
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15-5PH不锈钢是一种典型的沉淀强化不锈钢,因其强度高、韧性好、耐腐蚀性好、热处理工艺简单而广泛应用于航空航天、船舶和核工业领域。其高强度主要是通过回火过程中纳米尺度的富Cu相的析出强化实现的。除富Cu相外,回火过程中也会产生G相、Nb（C,N）以及调幅分解形成的富Cr区,这些析出相对于15-5PH不锈钢力学性能具有显著的影响,对其进行研究意义重大。本文研究了420℃、500℃、580℃三个不同
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15-5PH不锈钢是一种典型的沉淀强化不锈钢,因其强度高、韧性好、耐腐蚀性好、热处理工艺简单而广泛应用于航空航天、船舶和核工业领域。其高强度主要是通过回火过程中纳米尺度的富Cu相的析出强化实现的。除富Cu相外,回火过程中也会产生G相、Nb（C,N）以及调幅分解形成的富Cr区,这些析出相对于15-5PH不锈钢力学性能具有显著的影响,对其进行研究意义重大。本文研究了420℃、500℃、580℃三个不同回火温度下15-5PH不锈钢力学性能的变化,并利用TEM和APT对回火过程中富Cu相、G相、富Cr区以及碳氮化物等纳米相的强化行为和演变规律进行了系统的研究,得到以下结论:1.随着回火温度升高,15-5PH不锈钢达到硬度峰值的时间缩短,峰值硬度降低。2.在420℃回火过程中,回火至8 h,硬度上升至峰值,随后长时间保持比较高的水平,回火至1024 h,硬度再次达到峰值。第一个硬度峰主要是由于富Cu相的析出强化作用;随后Nb（C,N）的析出和调幅分解形成的富Cr区弥补了富Cu相粗化引起的强化作用减弱,使得硬度变化不大;回火至1024 h,由于富Cr区密度进一步增加,强化效果显著,出现了第二个硬度峰。3.在500℃回火过程中硬度曲线存在三个硬度峰,第一个硬度峰比较明显,主要是富Cu相析出引起的;第二个和第三个硬度峰比较弱,则分别是Nb（C,N）的析出和调幅分解形成的富Cr区造成的。4.420℃和500℃回火后期都发现了G相,而且G相与富Cu相相邻。认为G相的演变过程如下:回火初期Ni、Mn元素偏聚在富Cu相周围,随着回火时间延长,Si、Nb元素也逐渐向富Cu相周围偏聚,当Ni、Mn、Si和Nb元素在富Cu相/基体界面处含量达到一定比例时形成G相。5.在500℃回火128 h的样品中发现了马氏体、逆变奥氏体和残余奥氏体共存的区域,马氏体中富Cu相尺寸最大,已经粗化为长棒状,为FCC结构;残余奥氏体中富Cu相由于与基体同为FCC结构,长大速度慢,尺寸最小,密度最高。逆变奥氏体中富Cu相在基体尚为马氏体时长大速度较快,基体转变为奥氏体后,长大速度减慢,因此尺寸和密度介于马氏体和残余奥氏体中的富Cu相之间。
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