众所周知，马氏体时效不锈钢热处理工艺为固溶处理后在500℃附近进行时效处理，其中固溶处理温度对最终的强韧性具有重要的影响，研究表明相对低的固溶处理温度有益于改善性能，尤其是改善应力腐蚀抗力[1]。然而，低的固溶处理温度残留较多的χ相和σ相恶化韧性[2-4]，Novikov等尝试降低Cr-Ni-Co-Mo马氏体时效不锈钢的Co和Mo含量，致使降低固溶处理温度不再残留χ相和σ相，显著改善韧性，尤其是显著提高超低温冲击韧性[3]，作者尝试降低Cr含量相对较低的Cr-Mo-Ti马氏体时效钢固溶处理温度，对比研究了低温固溶处理材料力学性能的优势。

　　1 试验材料与方法

　　试验用钢Cr-Mo-Ti马氏体时效耐蚀钢，用25Kg真空感应炉熔炼，主要合金元素含量：Cr: 8.92%wt、Ni:12.64%wt、Mo:1.46%wt和Ti:1.37%wt，冶炼坯经过1150~850℃锻造成40×40mm的方坯，用Formastor-D全自动相变测量仪测试的相变温度为：AC1=625℃，AC3=740℃，Ms=60℃。在方坯上切取拉伸、V型缺口冲击坯样。将坯样分成两组，第一组采用800℃低温固溶处理，第二组按常规1000℃较高温度固溶处理，两组固溶处理的试样均经过-73℃×2h冷处理，随后两组固溶处理的试样均分别经过450、480、510和540℃，4小时时效处理，最终加工的拉伸试样标距直径Φ5mm，标距长25mm；冲击试样为10×10×55的标准V缺口冲击试样，最后分别用WE300B拉伸试验机和JBN-300B冲击试验机分别测试室温拉伸性能和冲击韧性，同一热处理状态的力学性能用3个试样测试的平均值。

　　2实验结果与分析

　　2.1奥氏体形成及其晶粒形态的变化

 

　　切取固溶处理的试样制成金相样品，经H2SO4、KMnO4水溶液煮沸显示原奥氏体晶界，金相显微镜观察表明800℃低温固溶处理虽已超过的AC3温度（740℃），但却遗传了锻造变形的晶粒形态与尺寸（图1a），说明通过非扩散α′→γ逆转变机制形成奥氏体。此外，由于Cr含量低于传统的马氏体时效不锈钢，因此800℃低温固溶处理以奥氏体基体为主，未见明显的残留第二相。由于非扩散α′→γ形成的奥氏体内缺陷密度较高，提高固溶处理温度能量相对较高的奥氏体发生回复和再结晶[5]，因此1000℃固溶处理形成完全封闭、相对均匀的多边形奥氏体晶粒（图2b）。

　　2.2固溶处理温度对力学性能的影响

　　度的变化呈现相同的规律，即450℃时效仍处于欠时效状态，480℃时效出现屈服和抗拉强度峰值，进一步提高时效温度进入过时效，即屈服和抗拉强度下降；然而塑性和冲击韧性随提高时效温度始终处于上升状态，值得注意的是480℃峰时效抗拉强度分别达到1773和1760MPa，属于超高强度钢的范畴；510℃时效抗拉强度比480℃峰时效仅分别下降4.1%和3.0%，但V缺口冲击功则分别上升29.0%和45.8%，因此510℃时效属于优化的时效温度。

　　对比不同温度时效的力学性能，可以看出800℃和1000℃固溶处理的材料屈服和抗拉强度相近，但800℃固溶处理材料450℃、480℃、510℃和540℃时效后V缺口冲击韧性分别高出1000℃固溶处理的材料37.2%、46.3%、30.7%和18.4%，因此800℃低温固溶处理材料强韧性优势非常明显。为澄清800℃低温固溶处理强韧性更好的原因，对强韧性配合最好的510℃时效试样进行了X射线衍射分析，可以看出800℃低温固溶处理的试样最终残余/逆转变奥氏体衍射峰相对强度显著高于1000℃固溶处理的试样（图3），对比衍射峰的相对强度计算800℃低温固溶处理的试样最终残余/逆转变奥氏体体积分数为15.3%，而1000℃固溶处理的试样则为9.0%，显然更多的残余/逆转变奥氏体导致800℃低温固溶处理的材料具有更高的冲击韧性，但并未降低屈服、抗拉强度，这与800℃低温固溶处理涉及的相变有关，首先800℃固溶处理遗传了锻态组织，即以α′→γ非扩散形式转变为高缺陷密度的奥氏体，高密度缺陷奥氏体马氏体相变抗力较大，最终冷却和冷处理后残留奥氏体的较多。另一方面，由于已形成的马氏体再次遗传了这种高密度的缺陷，有利于时效时通过扩散形成逆转变奥氏体，因此最终的残余/逆转变奥氏体量必然较高。此外，800℃低温固溶处理后的马氏体缺陷密度较高，有利于时效处理强化析出相的弥散分布，增强了马氏体的时效强化效应，弥补了较多残余/逆转变奥氏体的软化效应。

　　3  结论

　　3.1  800℃低温固溶处理以非扩散α′→γ形成奥氏体，遗传锻态奥氏体晶粒的形态和尺寸，而1000℃固溶处理由于发生再结晶，形成相对均匀的多边形再结晶奥氏体晶粒。

　　3.2 450～540℃之间时效后800℃和1000℃固溶处理的试样强度相近，但800℃固溶处理以非扩散α′→γ形成奥氏体，其高密度缺陷最终遗传到马氏体内，既有增强时效强化的作用，又增加残余/逆转变奥氏体，因此具有更好的强韧性。