17-4PH不锈钢的金相研究

作为马氏体不锈钢的1724PH不锈钢不仅具有很高的硬度和强度，其耐腐蚀性能也接近于奥氏体302或304不锈钢，现已被大规模投入生产，以粉末冶金方法生产的1724PH不锈钢未来可望占据部分不锈钢零件市场。1724PH不锈钢是经烧结和一个后续时效热处理制成。时效后，1724PH不锈钢的基体中会出现一个铜富集区，时效的温度和时间要根据材料的用途确定。本次试验制备了两种断裂试样，试样压坯的密度都是613g/cm3，烧结温度都是1250℃，烧结后取部分试样在不同的温度、时间进行时效，测试结果表明试验样品时效后的所有力学性能均优于烧结态样品的同类性能。但是如果对比时效试验数据，发现时效温度最高、时间最长(620℃时效4h)样品的力学性能比时效温度最低、时间最短(480℃时效30min)样品的力学性能有明显的下降，下降的幅度是抗拉强度下降约16%，屈服强度下降约10%，硬度(HRA)下降6。

使用光学显微镜分别对腐蚀和未腐蚀的样品进行观察，以光学显微镜观察未腐蚀样品其表面特征基本一致，而用光学显微镜观察腐蚀后样品的马氏体和晶界发现均有差异，在高温、长时间时效后样品的晶界在光学显微镜下更加明显，但是材料力学性能的差异还不能从金相上看出。考虑到使用光学显微镜观察金相，晶界及一些物质可能被腐蚀掉，因而观察不到样品表面的一些信息。本次实验还需要借助于电子显微镜，实验步骤是将抛光后的样品放在扫描电镜上，以二次电子对样品成像，并使用能谱仪分析样品表面的化学成分。完成上述实验后将试样重新粗磨、抛光，再放回扫描电镜上用背散射电子成像。

二次电子和背散射电子可提供样品不同来源的信息，二次电子产生于样品接近表层的区域，可以较好地反映物质的表面形貌，但提供关于原子序数方面的信息很少。而背散射电子产生于样品的较深层，背散射电子的成像中不仅提供原子序数方面的信息较多，还包含晶向方面的信息，而几乎没有反映样品表面形貌的内容，另外由于背散射电子产生于样品的较深层，背散射电子成像不如二次电子清晰，故本次实验分别采用两种电子成像进行观察。从480℃时效样品的背散射电子图像看晶界不清晰，因为晶界处没有出现原子序数的差异，图像上仅有少量的马氏体出现。620℃时效样品的背散射电子图像的晶界清晰可见，也可以看到马氏体，晶界处的沉淀物表明有原子从基体迁移至晶界处形成新相。观察二次电子成像不同时效温度的拉伸试样的断口，发现时效温度高的样品的断口上塑性区较少，本文对此不作定量分析，只是说明这一差异是存在的。

很明显在时效温度高、时间长的样品中出现沿晶界析出的颜色较暗的易导致破碎的第二相，由于这些析出相的尺寸很小(<011μm)，其化学组成难以被确定。由于析出物的微小，使用背散射电子确定其位置是唯一的方法。如果要确定这些析出相的成分，还必须采用其它分析技术，例如透射电子显微镜，对这些析出相的确定有利于理解导致材料力学性能下降的原因。