孙丽娟，丁小明，陈冬生，黄 粒，杜旭初

(中国航发北京航空材料研究院，北京 100095)

高Cr铁素体不锈钢具有优良的抗辐照性能和高温强度，是核电站冷却管道等部位的重要结构材料[1-4]。在辐照和高温条件下，Fe-Cr合金会产生富Cr的沉淀相α’相，导致不锈钢塑、韧性和耐蚀性降低[5-9]。475 ℃ 时效脆性成为制约铁素体钢应用的一个至关重要的因素。这种脆性是由于铁素体相在时效300～550 ℃过程中分解成富铬相α′和富铁相α[10-12]。富Cr析出物的产生会造成显著的硬化和韧性的降低[13-14]。Williams等人用Mössbauer 研究了475 ℃ 时效对铁铬合金的影响，总结出含铬12%～29%的Fe-Cr合金的时效相分解通过形核长大的方式进行[15]。

很少有研究揭示Fe-Cr相分解的微观结构，因为Fe和Cr具有相近的晶格常数，α′相与铁基体之间有微弱的应力场，这也限制了投射电子显微镜(TEM)对于时效早期Fe-Cr相分解的微观结构的研究[16-17]。本文利用TEM研究了长期时效对Fe-Cr 合金微观结构的影响，并结合JMatPro模拟软件计算探讨了铁铬相分解与时效硬化的定量关系。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

实验用的Fe-Cr合金是由99.995%的纯铁和99.999%的纯铬用真空氩气电弧炉熔炼得到的。表1所示的是Fe-Cr合金的化学成分，因铬含量在15%，故命名为Fe-15Cr 合金。所得到的纽扣锭先在1 100 ℃均匀化热处理72 h，然后经过变形量约80%的冷轧，接着在900 ℃退火2 h，最后用冰水淬火。在获得的薄板上冲压获得微小拉伸实验件，样品尺寸如图1所示。所有样品封在高真空(10-4Pa)石英管里，在450 ℃时效，时效时间长达10 000 h。

1.2 实验方法

拉伸实验是用一种INTESCO拉伸试验机，在室温条件下以0.2 mm/min的拉伸速度进行的。……