時效處理對0Cr15Ni5Cu4Nb鋼焊接接頭力學性能的影響

李 能， 郭紹慶， 周 標， 孫兵兵， 張學軍， 張文揚， 唐思熠

(北京航空材料研究院，北京100095)

沉淀硬化不銹鋼是第二次世界大戰期間發展起來的鋼種。它是在含Cr，Ni元素的不銹鋼中加入Al，Cu，Ti，Mo，Nb等沉淀硬化元素，通過時效處理析出金屬間化合物等彌散沉淀相，來達到沉淀硬化［1，2］。因時效處理溫度及時效時間決定了沉淀強化相的析出行為，所以沉淀硬化不銹鋼的力學性能受時效熱處理制度的影響很大。低溫時效(300℃以下)，鋼的強度、硬度較低，隨時效溫度的升高，強度、硬度增加，達到最大值后，逐漸下降，即為過時效［3～6］。

0Cr15Ni5Cu4Nb鋼為新型馬氏體型沉淀硬化不銹鋼，它以強度高、韌性好、耐腐蝕性能好、綜合性能優良等特點而被廣泛應用于宇宙航天、飛機制造、武器裝備、核動力裝置、石油化工等領域［7～9］。由于這些零件工作條件苛刻、結構復雜，采用焊接加工制造時，對焊接接頭的質量提出了更高要求。0Cr15Ni5Cu4Nb鋼具有良好的焊接性，一般焊前無需預熱，焊后也無需緩冷，比具有相同強度水平的低合金高強度鋼熱影響區的氫脆敏感性小。但是，由于該不銹鋼的合金元素含量高達20% ～30%，屬于高合金鋼，焊接時容易產生偏析并形成奧氏體組織，從而導致焊接熱影響區的軟化，焊接接頭的強度和韌性低于母材等問題［10～13］。鑒于0Cr15Ni5Cu4Nb鋼母材的應用有多種時效溫度和強度水平［14］，本工作對其焊接接頭經480℃/1h，550℃/h，620℃/2h和620℃/4h四種時效處理的力學性能進行研究，力圖揭示時效溫度和時間對接頭力學性能的影響規律，確定適用于0Cr15Ni5Cu4Nb鋼的焊后熱處理制度。……