热处理对15-5PH不锈钢组织与性能的影响

作     者：张书雄 

作者单位：江苏科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：芦笙

授予年度：2012年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：15-5PH 热处理 显微组织 力学性能 

摘      要：近年来，沉淀硬化不锈钢由于其很好强韧性配合，它的应用越来越广泛。本文以沉淀硬化不锈钢15-5PH为对象，开展热处理研究，以满足其在汽车传感器上的应用要求。通过改变固溶温度（1000℃150℃）、固溶保温时间（20min00min）及时效温度（450℃20℃）的热处理制度，对各种热处理后材料的微观结构用超景深显微镜、X射线衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）进行观察分析，同时开展拉伸试验、洛氏硬度试验及扫描断口试验分析不同热处理对试样性能的影响，并确定15-5PH不锈钢最佳的热处理工艺。 对固溶温度的研究结果表明：固溶温度低于1050℃时，组织中含有未溶解的δ-铁素体，得到的组织较不均匀，淬火后形成较多的不均匀的铁素体，硬度值较低，同时在后续的时效处理时，析出的金属间化合物较少;温度高于1050℃时，组织趋于均匀，晶粒急剧长大，组织中残余奥氏体量增加，硬度也较低;固溶温度为1050℃时，组织较均匀，晶粒较细小，马氏体饱和度较高，硬度达到最大值39.1HRC。 对固溶保温时间的研究结果表明：保温时间低于60min时，晶粒较小，但马氏体的饱和度过低，降低了试样的硬度;保温时间高于60min时，晶粒长大，残余奥氏体增多，硬度值较低。保温时间为60min时，晶粒较小，马氏体的过饱和度较高，使得试样有最高的硬度39.1HRC，同时时效析出相细小弥散。 对时效温度的研究结果表明：不同时效温度处理后的组织不仅有马氏体存在，还有部分奥氏体、铁素体及析出相。时效温度为450℃时，由于较低的温度，淬火态的马氏体较多，从马氏体基体中析出的碳化物及金属间化合物较少，试样的强度较高，但塑性较差;随着时效温度的升高，淬火马氏体逐渐分解，回火马氏体增多，第二相析出的数量增多，体积分数增大，尺寸变大;温度达到620℃时，析出相发生聚集长大，并出现逆转变奥氏体，强度下降，塑性增高。 综合来看，15-5PH不锈钢在1050℃保温1h固溶后经550℃保温4h时效处理后有很好的组织及力学性能。