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本文主要研究了不同热处理温度对PH13-8Mo钢力学性能的影响，获得了该合金的淬火和回火温度对各种力学性能的影响变化曲线。利用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等实验手段对该钢热处理后的微观组织变化进行了研究，分析了PH13-8Mo钢在不同热处理温度下的奥氏体形貌及其分布状态。着重分析了变化曲线中抗拉强度的变化特征与NiAl析出强化相之间的关系。通过以上研究，探讨了热处理温度对PH13-8Mo钢各种力学性能指标的影响规律，确定了适宜的热处理工艺参数，并深入分析了热处理过程中的微观组织变化机理。结果表明，淬火处理对PH13-8Mo钢的冲击韧性αku值有明显影响，而对其它力学性能则影响不大。在900℃左右淬火时其冲击韧性αku达到峰值，而后将随淬火温度升高而降低。淬火后合金中含有高密度位错的板条马氏体。在淬火温度范围内，随着淬火温度升高，晶粒尺寸明显变大，晶粒度等级由9级降到5级。回火处理对PH13-8Mo钢的强度、硬度、冲击韧性有较明显的影响，但对延伸率δ5、断面收缩率Ψ则影响不大。在20℃~750℃回火温度范围内，拉伸强度σb、屈服强度σp0.2、硬度均随回火温度的升高而先增加后降低，在500℃左右时达到峰值(σb为1580MPa，σp0.2为1470MPa，硬度为47.3HRC)。冲击韧性的变化规律则与强度和硬度的变化规律呈相反趋势。当回火温度为480℃时，冲击韧性αku达到最低值(αku为19.1J/cm2)。PH13-8Mo钢作为一种沉淀硬化钢，其主要强化机制为NiAl沉淀强化。在400℃以下回火时，未发现NiAl析出相。随着回火温度的升高，在450℃回火时开始观察到与基体点阵常数相近的B2型结构的NiAl有序相。低于650℃回火，NiAl析出相随回火温度升高而长大。NiAl颗粒的长大导致该颗粒与基体逐渐失去共格关系，并导致强度的迅速下降。PH13-8Mo钢在500℃左右回火时强度达到峰值，这是因为NiAl沉淀相的尺寸(3nm~5nm)位于临界尺寸上下，产生强烈的沉淀强化作用。当回火温度高于700℃时，NiAl相溶解。就热处理前后奥氏体和碳化物的变化规律而言，未经回火处理时，其微观组织中含有少量残余奥氏体以及未溶的大颗粒M6C碳化物。经回火处理后，合金中逐渐出现了逆转变奥氏体。在510~650℃回火后，逆转变奥氏体首先在板条间出现，并随回火温度升高而增多。当回火温度达到570℃时，在板条内部也逐渐出现了逆转变奥氏体。650℃回火时，逆转变奥氏体含量达到峰值且尺寸变得粗大。高于700℃回火，奥氏体含量则明显降低。未经回火处理时PH13-8Mo钢中存在的M6C大颗粒则基本不受回火处理的影响。