摘要：本文通过对预处理工艺（温度、冷却方式）的对比研究，发现冷却方式对00Cr12Ni10MoTi材料锻件存在巨大影响。预处理采用空冷时77K冲击功较低（10～60J）,调整为水冷时77K冲击功可达到140J以上。
关键词：马氏体；预处理；低温韧性；锻件
一、试验的材料
试验的00Cr12Ni10MoTi材料采用真空感应+真空自耗重熔的5T钢锭，化学成分见表1所示。
表1：试验用钢的化学成分（%）
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二、试验的方法
试验用材料是规格为105mm×316mm×390mm的锻件，分别进行表2所示的7组对比试验，第1组仅进行固溶+时效热处理；第2～4组采用了空冷预处理+固溶+时效热处理，其中第2组预处理温度为750℃，第3组预处理温度为800℃，第4组预处理温度为850℃；第5～7组采用了水冷预处理+固溶+时效热处理，其中第5组预处理温度为780℃，第6组预处理温度为800℃，第7组预处理温度为830℃。
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在对以上7组试料进行热处理后，分别在7组锻件上沿长度方向截取标距直径Φ10mm的室温拉伸试样和10mm×10mm×55mm的标准V型缺口试样，用拉伸试验机测定室温拉伸强度，用冲击试验机测定室温及液氮（77K）温度下的冲击功。拉伸试验按照GB/T 228.1-2010执行，冲击试验按GB/T 229-2007执行。
三、试验的结果
(一)固溶+时效热处理对00Cr12Ni10MoTi材料力学性能的影响
第1组样只对锻件进行固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为901MPa，室温抗拉强度为958MPa，室温冲击功分别为228J、173J、203J，77K冲击功分别为62J、70J、65J。其冲击韧性与强度均较低，屈服强度距离验收要求差50MPa，77K冲击功刚好达到验收要求。
对第1组材料余料再次进行了750℃固溶水冷+500℃时效空冷，重新取样进行检测，检测结果为：室温屈服强度降低到了850MPa，室温抗拉强度为908MPa，室温冲击功为217J、229J、226J，77K冲击功为75J、60J、76J。冲击韧性有小幅提升，强度大幅下降。
通过此组试验，证明采用固溶+时效热处理工艺不能使00Cr12Ni10MoTi材料强度提升，且77K冲击功较低。
(二)预处理温度对00Cr12Ni10MoTi材料力学性能的影响
1、空冷预处理温度对力学性能的影响
其中第2组锻件进行750℃空冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为885MPa，室温抗拉强度为950MPa，室温冲击功分别为206J、204J、214J，77K冲击功分别为63J、61J、66J。
第3组锻件进行800℃空冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为1016MPa，室温抗拉强度为1054MPa，室温冲击功分别为152J、162J、155J，77K冲击功分别为35J、30J、33J。
第4组锻件进行850℃空冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为1103MPa，室温抗拉强度为1126MPa，室温冲击功分别为157J、180J、194J，77K冲击功分别为15J、17J、15J。
从第2～4组数据中可以看出：随着预处理温度的升高，室温强度逐渐提高，室温冲击功小幅降低，77K冲击功大幅降低。
与第1组对比，可以发现，00Cr12Ni10MoTi材料强度可以通过预处理方式得到提高。
2、水冷预处理对力学性能的影响
其中第5组锻件进行780℃水冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为871MPa，室温抗拉强度为946MPa，室温冲击功分别为246J、240J、238J，77K冲击功分别为140J、180J、153J。
第6组锻件进行800℃水冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为979MPa，室温抗拉强度为1025MPa，室温冲击功分别为232J、218J、252J，77K冲击功分别为159J、173J、155J。
第7组锻件进行830℃水冷预处理+固溶+时效热处理，取样进行检测，室温屈服强度为1003MPa，室温抗拉强度为1034MPa，室温冲击功分别为229J、232J、228J，77K冲击功分别为147J、147J、156J。
从第5～7组数据中可以看出：随着预处理温度的升高，室温强度逐渐提高，室温冲击功和77K冲击功呈降低趋势，但变化幅度不大。
(三)预处理冷却方式对力学性能的影响
将第2～4组与第5～7组试验进行对比，可以发现，分别采用空冷和水冷预处理，在相同温度下对00Cr12Ni10MoTi材料的强度和室温冲击影响不大，但77K冲击功差异巨大。
采用空冷预处理时，00Cr12Ni10MoTi材料的强度和室温冲击均可以满足设计要求，但77K冲击功仅20J左右。调整为采用水冷预处理后，00Cr12Ni10MoTi材料可以在保持高强度的情况下，可以将77K冲击功提高到140J以上。
四、结论
1、00Cr12Ni10MoTi材料锻件不能采用常规马氏体不锈钢的固溶+时效热处理，仅通过固溶+时效热处理不能提高强度，且77K低温冲击韧性较差。
2、00Cr12Ni10MoTi材料锻件在固溶+时效热处理之前进行预处理，可以提高锻件强度，随着预处理温度的升高，锻件强度得到提升。
3、00Cr12Ni10MoTi材料锻件预处理冷却方式对室温冲击和强度影响较小，对77K冲击韧性影响巨大。采用空冷时77K冲击韧性很低且波动较大，采用水冷（快冷）时可以在保持高强度的情况下，大幅提高77K低温冲击韧性，且均匀性较好。
结束语：00Cr12Ni10MoTi材料因其在液氮温度下具有良好的强度和韧性，在液氮等低温工况下有较广泛的应用，采用合理的热处理工艺，可以使得材料在低温工况下具有良好的性能，提高材料的使用寿命。
参考文献：
[1]葛鹏,杨卓越,丁雅莉.预处理对低温用高强度钢00Cr12Ni10MoTi力学性能的影响[J].金属热处理,2013,38(04):60-63.
[2]文志旻,苏杰,杨卓越,李建锡,丁雅莉.预处理温度对00Cr12Ni10MoTi马氏体不锈钢强度的影响[J].钢铁,2011,46(09):78-81.
作者简介：冉熊波（1988-），男，贵州遵义人，学历：材料科学与工程学学士，主要从事金属塑性成型及热处理相关工作