Fe-13Cr-5Ni马氏体不锈钢在连续加热过程中两相区的奥氏体生长行为

Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢被广泛应用于火力发电、水轮机组件、阀体、核电站结构件等领域，是20世纪60年代发展起来的具有优异的力学性能、良好的成形性能及良好的机加工性能的钢种。Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢，在奥氏体化以后，极易获得非平衡态的马氏体组织，且在用于生产大型发电机涡轮转子时，由于转子尺寸很大且结构复杂，不能通过传统的变形工艺细化组织，而热处理过程中极易出现粗大晶粒并具有强烈的组织遗传性。因此，有必要对Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢在两相区的变化展开系统研究。

本研究所用的Fe-13Cr-5Ni低碳马氏体钢化学成分（质量分数，%）为0.04C，0.14Si，0.55Mn，5.01Ni，12.87Cr，1.36Mo，0.03V，0.01P，0.02S，余量Fe。试样取自发电厂涡轮转子实际生产时，浇注和锻造成型的试块，并进行1200℃保温5h的均匀化处理。使用STA409PC型综合热分析仪进行相变点的差示扫描量热法测试。奥氏体转变起始温度和转变完成温度分别为528℃和830℃。

对均匀化处理后的试样进行奥氏体化处理，以10℃/s的速率将试样分别加热至550、600、650、700、750、800以及830℃，然后淬火至室温。通过光学显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪以及显微硬度仪研究该钢在加热过程中的组织转变行为。结果表明：

（1）奥氏体以“针状”形式在晶粒内部马氏体板条界处形核，并与母相间保持一定的位向关系，且加热温度对奥氏体的形核与长大有很大影响。当加热温度较低时，“针状”奥氏体多在马氏体板条处形成，随着加热温度的升高，“针状”奥氏体沿马氏体板条长大成条状奥氏体，同时与母相保持相同的位向关系。当温度进一步升高，部分奥氏体倾向于在马氏体块界形成，并沿着马氏体板条界向马氏体块内部长大。

（2）室温下残余奥氏体的量，随双相区开始淬火温度的升高先增加后减少，650℃时对应室温下残余奥氏体的极大值，并且这一变化趋势与试样显微硬度测试结果一致。