15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢的最佳固溶保温时间

　　1 试验材料及方法

　　本试验选取Φ10mm×210mm、Φ55mm×70mm、Φ90mm×90mm、Φ140mm×140mm四种具有代表性的不同规格的材料，入检时主要化学成分和自由铁素体含量均满足协议要求，如表2所示。将各规格材料进行固溶处理，加热温度均为1040℃，分别对采用最短、最长和中间值保温时间的固溶结果进行对比，检测固溶处理后自由铁素体含量及晶粒度、硬度及时效后的拉伸性能等指标。

　　2 试验结果

　　2.1 固溶处理结果

　　不同规格材料采用不同保温时间固溶处理后自由铁素体含量及采用最长和最短保温时间固溶处理后晶粒度见表3所示。不同规格材料采用不同保温时间固溶处理后的硬度分别如图1所示。

　　2.2 时效处理结果

　　图2分别为不同规格材料采用不同保温时间固溶并时效后的抗拉强度σb及伸长率δ4值。

　　2.3 补充验证试验及结果

　　由表3可以看出，Φ55mm规格材料经不同保温时间固溶后均有自由铁素体含量较高的现象。材料入检时自由铁素体含量合格，≤2%，如表2所示。因此取同炉批号6件Φ55mm 规格毛坯进行编号并重新进行固溶处理，检查固溶后自由铁素体含量。固溶处理加热温度均为(1040±10)℃，保温时间分别为75、110、150min。将每件固溶处理后的毛坯加工2件金相试样，检测自由铁素体含量，结果如表4所示。

　　由表4看出，毛坯在固溶处理最短保温时间时自由铁素体含量偏高。为了进一步验证固溶保温时间对材料组织的影响，另取同炉批号Φ55mm规格毛坯进行固溶处理。固溶加热温度(1040±10)℃，保温时间50min，将固溶后的毛坯加工2件金相试样并检测铁素体含量。发现自由铁素体含量明显增多，为5%。

　　3 试验结果分析

　　3.1 固溶处理结果分析

　　15-5PH不锈钢冷却时容易残留α铁素体(δ)，这种条状或带状的铁素体存在于晶粒内部，会形成软点，影响热处理后的力学性能( 即硬度和强度) 。其分布和尺寸若不均匀，力学性能就不均匀。因此在热处理过程中铁素体影响着热处理后的力学性能[5-7，9]。试验中，通过检测固溶处理后的自由铁素体含量是否≤2%来判断固溶处理是否充分。

　　由表2所示，材料入检时自由铁素体量均≤2%，入检时合格。经不同保温时间的固溶处理后，如表3所示，Φ10mm及Φ140mm规格材料组织无明显异常，自由铁素体量均≤2%; 由金相照片图3可以看出，金相细小均匀。

　　Φ90mm规格毛坯在最短保温时间固溶处理时出现自由铁素体含量偏高的现象，为2%～5%，固溶不充分，如图4(a)所示; 当保温时间延长为中限和最长保温时间时，自由铁素体含量减少，为≤2% ，组织细小均匀，如图4(b)所示，晶粒尺寸较为均匀，晶粒度为5.0～6.5，如表3所示; 硬度值也较为均匀，由图1所示。