对17-4PH钢（一种沉淀硬化不锈钢），进行了1040℃油冷的固溶处理，随后于590℃进行一次和二次时效，以及590℃时效后再在590~640℃二次时效。检测了钢的力学性能和显微组织。结果表明：一次和二次时效的钢的组织均为板条状马氏体，但二次时效的钢晶粒较细小，晶界析出相明显减少，二者的强度没有明显变化；590℃时效后再在590~640℃时效，随着温度的升高，钢的强度、硬度下降，冲击韧度升高。

   沉淀硬化不锈钢是通过时效过程中析出微细的金属间化合物和少量碳化物来获得高强度及一定耐蚀性的高强不锈钢。17-4PH不锈钢是引自ASTM技术标准的材料，是一种典型的沉淀硬化不锈钢，主要用于制造齿轮、轴、叶轮、转子和泵件等零件。在研究了经两种不同工艺热处理的17-4PH钢在-60~20℃的冲击性能，并分析了其冲击试样的断口形貌和显微组织。采用透射电镜详细研究了17-4PH钢时效处理时析出相的形成过程。浙江宏盛特钢有限公司通过慢应变速率应力腐蚀试验，结合微观组织、载荷位移曲线和力学性能测试等分析了双时效处理和腐蚀介质对17-4PH钢抗应力抗腐蚀性能的影响。本文研究了二次时效处理对17-4PH不锈钢力学性能和显微组织的影响，为合理使用此钢提供数据和理论依据。

一、试验材料与方法

   研究用17-4PH不锈钢采用电渣重熔工艺熔炼，锻造成40mm×50mm×200mm的试块，其化学成分列于表。固溶处理工艺固定，固溶处理后分别进行一次和二次时效处理，随后检测显微组织和力学性能。固溶处理的加热设备为RX3-45-12高温箱式电阻炉，固溶处理工艺为1040℃×1h油冷，之后进行不同工艺的时效处理。一次时效处理工艺为590℃×2h空冷，二次时效处理工艺为将第一次时效的试样在590~640℃保温2h空冷。然后将试样加工成标距为30mm、平行部分直径6mm的棒状拉伸试样，并在RSA250万能试验机上按照GB/T228.12010《金属材料拉伸试验第1部分室温试验方法》进行拉伸试验。冲击试样采用V型缺口试样，在JWB-300冲击试验机上按照GB/T229-2007《钢产品力学性能标准试验方法及定义标准》进行冲击试验。另外采用0lympus GX51光学显微镜进行金相分析。

二、试验结果与分析

 1. 二次时效对17-4PH钢力学性能的影响

   经过不同工艺时效处理的17-4PH钢的力学性能如图1所示。由图1可以看出，经相同工艺固溶处理+一次时效处理+二次时效温度（590℃）的抗拉强度和屈服强度与未进行二次时效处理的钢的抗拉强度和屈服强度相近，没有明显变化；另外，当二次时效温度高于590℃时，随着时效温度的升高，抗拉强度由980MPa下降到640℃的912MPa，屈服强度由765MPa下降到655MPa，但钢的韧性得到改善。

 2.二次时效对17-4PH钢显微组织的影响

  经不同工艺时效处理的17-4PH钢的显微组织如图所示，固溶和一次时效后的组织为板条状马氏体，晶粒较粗大；二次时效的钢的组织仍为板条状马氏体，但是晶粒较细小，分布也均匀。17-4PH钢在固溶和时效处理后，析出物在晶界聚集，所以晶界清晰可见，并在晶界某些部位堆积，而在晶内只有极少量颗粒状析出物。二次时效后，晶界聚集的析出物明显减少，但在晶内的颗粒状析出物增多并且分布均匀。17-4PH钢的强化机制与沉淀相的析出有关，不锈钢的强度决定于强化相与位错的相互作用。如果不锈钢固溶和时效处理后的强化相细小弥散、分布密集，则位错线将发生堵塞，17-4PH不锈钢的强化机理与沉淀相的析出有关，不锈钢的强度由强化相对位错的作用决定，当不锈钢固溶处理+时效处理后得到的强化相颗粒极细小弥散，分布密集，位错线将不能越过这些颗粒，钢的强度因此得以提高。由图2可以看出，经二次时效处理的钢，晶界的析出相逐渐减少，位错线不再塞积，导致钢的强度降低。

三、结论

  1. 17-4PH沉淀硬化不锈钢经过固溶和时效处理后，其组织为板条状马氏体，二次时效处理后仍然为板条状马氏体，但是晶粒更细小。

  2. 二次时效处理后17-4PH钢的晶界析出相明显减少。

  3. 固溶处理工艺相同，一次时效处理的钢与一次时效随后再与590℃二次时效处理的钢相比，其强度没有明显变化。

  4. 固溶处理工艺相同，590℃时效后再在590~640℃二次时效，随着温度的升高，钢的强度、硬度下降，冲击韧度升高。