超高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效不銹鋼以其優(yōu)異的強(qiáng)韌性及良好的耐蝕性成為航空、航天、海洋開(kāi)發(fā)等高科技領(lǐng)域承力、耐蝕或高溫部件的首選材料。細(xì)化晶粒對(duì)同時(shí)提高馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)度、韌性、塑性具有獨(dú)特作用。研究表明，馬氏體時(shí)效鋼固溶處理后獲得的馬氏體在逆轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)組織遺傳現(xiàn)象，在相變點(diǎn)附近進(jìn)行反復(fù)快速加熱-冷卻處理可破壞組織遺傳，使逆轉(zhuǎn)變奧氏體的位錯(cuò)密度大大增加，使加熱到某一溫度的逆轉(zhuǎn)變奧氏體發(fā)生再結(jié)晶。因此，通過(guò)這樣的α＇ γ反復(fù)循環(huán)相變熱處理可細(xì)化馬氏體時(shí)效鋼晶粒。這種循環(huán)相變細(xì)化晶粒的方法在馬氏體時(shí)效鋼已獲得了應(yīng)用，并取得了很好的細(xì)化效果。本項(xiàng)目采用變溫循環(huán)相變晶粒細(xì)化工藝對(duì)00Cr13Ni7Co5Mo4Ti馬氏體時(shí)效鋼進(jìn)行晶粒細(xì)化處理，并對(duì)細(xì)化后的微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析。

　　試驗(yàn)用不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%）為0.0092C，13.283Cr，7.372Ni，5.361Co，3.598Mo，0.663Ti。鋼錠用工業(yè)純鐵和電解純鉻、鎳、鈷、鉬、鈦等純金屬經(jīng)真空感應(yīng)熔煉和真空電弧重熔精煉而成，鋼錠質(zhì)量為15kg。鋼錠在1523K均勻化處理3h后，再加熱至1473K保溫1h后鍛造開(kāi)坯，熱鍛成55mm×55mm的方坯料，再熱軋成直徑為12mm的坯料；而后在10kW高溫箱式熱處理爐中于1100℃固溶處理1h，然后進(jìn)行變溫循環(huán)相變熱處理，最后在490℃時(shí)效9h。固溶處理和變溫循環(huán)箱變熱處理的冷卻方式為水淬，時(shí)效處理的冷卻方式為空冷。另將1100℃固溶1h后的試樣再在850℃固溶處理5min，以觀察奧氏體再結(jié)晶的情況。

　　金相試樣拋光后用15%（體積分?jǐn)?shù)，下同）CrO3水溶液電解腐蝕，在PMG3OLYMPUS型光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行組織觀察和晶粒尺寸的測(cè)定；顯微組織觀察在PHILIPSCM12型透射電鏡上進(jìn)行，試樣在233K電解雙噴減薄，電解液為15%高氯酸酒精溶液。

　　采用電火花線切割切取Φ5mm×10mm的標(biāo)準(zhǔn)熱膨脹試棒，然后以5℃·min-1的加熱速率加熱到900℃，空冷，利用FORMASTOR-D型熱膨脹儀測(cè)定馬氏體/奧氏體轉(zhuǎn)變溫度；采用PHILIPSXpert型旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線衍射儀（XRD）對(duì)熱處理后的試樣進(jìn)行物相分析；拉伸試驗(yàn)在Instron-1186型電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，測(cè)試采用標(biāo)準(zhǔn)試樣，d0=5mm，l0=5d0。

　　結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)變溫循環(huán)相變處理后，馬氏體時(shí)效不銹鋼的晶粒尺寸由180μm細(xì)化至6μm，得到細(xì)小的等軸晶粒；馬氏體板條被多個(gè)小馬氏體簇切割成多段而碎化，使馬氏體組織進(jìn)一步細(xì)化；與傳統(tǒng)高溫固溶后時(shí)效處理工藝相比，經(jīng)變溫循環(huán)相變處理后鋼的屈服強(qiáng)度提高170MPa，抗拉強(qiáng)度提高100MPa，伸長(zhǎng)率提高了18%，斷面收縮率提高13%。