对半机匣作为航空发动机压气机的重要组成部分，工作环境十分恶劣，不仅要在高温环境下工作，还要承受一般腐蚀介质侵蚀、空蚀等多种工况。因此要求对半机匣不仅具有较高的强度和韧性，还要有良好的耐腐蚀性。同时为了便于加工，材料硬度也必须在要求的范围内。目前对半机匣的力学性能指标是：抗拉强度σb≥750 MPa、屈服强度σ0.2≥550 MPa、伸长率A≥15%、面缩率Z≥35%、冲击功AKV≥50J，布氏硬度(HBW)：221~294。对半机匣使用06Cr16Ni5Mo合金精密铸造而成。 06Cr16Ni5Mo是超低碳马氏体不锈钢，该合金具有很好的塑形，耐腐蚀能力。研究表明，不同热处理工艺对于06Cr16Ni5Mo合金的组合和性能有很大的影响，工业上常采用的热处理工艺是淬火+回火处理。
本文通过对06Cr16Ni5Mo合金试样在不同淬火和回火温度下热处理试验，对不同热处理条件下合金相的析出、转变对性能影响进行研究，确定合金及机匣最佳热处理工艺，以满足机匣的性能控制要求，保证机匣工作的安全性、可靠性。 采用06Cr16Ni5Mo合金作为研究对象，其化学成分见表1，热处理工艺参数见表2。通过熔模精密铸造技术在真空感应炉中浇注出试棒(准15 mm×70 mm)，根据表2试验方案和工艺参数将06Cr16-Ni5Mo试棒在高压气淬真空炉中，采用阶梯加热，升温速率小于15℃/min， 进行不同淬火温度的热处理。淬火后将试棒加工为直径为6mm，标距长度为30 mm的标准拉伸试样和10 mm×10 mm×55 mm标准V型冲击试样。分别采用《金属室温拉伸试验方法》(HB5143)和《金属室温冲击试验方法》(HB5144)进行室温条件下的拉伸试验(设备型号：Landmark)和冲击试验(设备型号：NI750C)。试验完成后，对试样的断裂处采用GX-71型光学显微镜和Sigma300型扫描电镜进行金相组织的观察。
根据测试结果选取性能最佳试样的淬火温度作为最优方案。以最佳的淬火温度对试样进行淬火热处理，而后展开不同回火温度的热处理试验，按上述相同办法进行试样的拉伸和冲击试验，以及对试样进行组织分析。2.1 淬火温度对06Cr16Ni5Mo合金组织和力学性能的影响 图1和2为06Cr16Ni5Mo合金分别经过950 、1000、1070、1100 ℃淬火后的金相组织及SEM图像。由图1和2可知，经过淬火处理后合金的组织主要为板条状淬火马氏体+δ-铁素体+残余奥氏体。通过扫描电镜可以观察到，最宽的板条界可达2.1μm，较窄的大约是0.021μm。随着淬火温度的增加，马氏体的板条逐渐粗大。在1070℃淬火温度时达到顶峰，1100℃淬火温度下马氏体的板条尺寸基本不变。残余奥氏体则是在950℃最少， 在1000℃时达到峰值。
残余奥氏体会使得材料的屈服强度和抗拉强度有所下降，但是对提升材料的韧性和塑性有着明显的作用。 表3是06Cr16Ni5Mo合金在不同温度淬火后的力学性能，图3是不同淬火温度下合金力学性能的变化趋势对比。由表可知，在950~1100℃淬火温度下，随着淬火温度的升高，拉伸强度先增加后降低，屈服强度先降低后升高， 塑性和韧性先降低后升高，硬度逐渐增加。随着淬火温度的升高，抗拉强度先升高后降低，在淬火温度为1070℃时达到最大值1090MPa，之后逐渐降低，在1100℃抗拉强度降至1060MPa。屈服强度先降低后升高，在淬火温度为1070℃时达到最小值595MPa，之后逐渐升高，1100℃时达到最大值630 MPa。伸长率则先降低后升高，在淬火温度为1000℃时达到最小值10%，之后逐渐升高，1100 ℃时达到最大值13%。面缩率先降低后升高，在淬火温度为1070 ℃时达到最小值39%，之后逐渐升高，1100 ℃时达到最大值58%。冲击功则先降低后升高，在淬火温度为1070℃时达到最小值68J，之后逐渐升高，1100℃时达到最大值74J；布氏硬度随着淬火温度的升高而升高，淬火温度为1100℃时达到最大值321HBW 。
由此可得，在淬火温度为1070℃时，合金的抗拉强度达到最大，塑韧性也较高，硬度值较大。综合考虑试样的组织和力学性能的试验结果，可得06Cr16Ni5Mo合金最佳的淬火温度为1070℃，保温时间为40min，空冷，此时合金的综合力学性能最佳。2.2 回火温度对06Cr16Ni5Mo合金组织和力学性能的影响 根据2.1节研究结果，将06Cr16Ni5Mo合金试样均进行1070 ℃/40 min的淬火处理，然后进行不同温度的回火处理。图4~5是06Cr16Ni5Mo合金经过1070℃/40 min淬火， 然后分别进行550、580、650、700 ℃回火后的金相组织及扫描电镜图像。试样在回火后的组织主要是回火马氏体+δ-铁素体+残余奥氏体。淬火马氏体随着回火过程的进行，最终会变成细小的回火马氏体。而当回火温度增加到700℃时，又出现新的淬火马氏体。经过回火处理后，一部分马氏体会再次转化为奥氏体， 且在冷却过程中被保留在基体当中，随着回火温度的增加，试样中的奥氏体在短时间内大量增多，650℃时达到峰值。随着回火温度的进一步增高， 逆变奥氏体的热稳定逐渐下降，易在冷却过程中转变为新的淬火马氏体，使材料强度有所提升。
表4是06Cr16Ni5Mo合金在相同浇注工艺下淬火+回火后的力学性能，可知不同温度淬火+回火后的力学性能，随着回火温度的升高，强度和硬度先降低后升高，塑性先降低后升高再降低，韧性先升高后降低再升高。
具体来看，随着淬火温度的升高，抗拉强度先降低后升高，回火温度为550℃时抗拉强度为1003MPa，650℃时抗拉强度达到最小值870MPa，之后逐渐升高，在700℃时抗拉强度升至893MPa；屈服强度先降低后升高， 回火温度为550℃时屈服强度为918MPa，650℃时屈服强度达到最小值618 MPa，之后逐渐升高，在700 ℃时屈服强度升至720 MPa；伸长率随着回火温度的升高逐渐降低，回火温度为700℃时伸长率最小为13%， 550和580℃时合金的伸长率基本相近约18%，650℃时合金的伸长率为16%；面缩率先降低再升高再降低，回火温度为580℃时面缩率最小为64%，650和700℃时合金的面缩率基本相近约70%；冲击功先升高后降低再升高，回火温度为550℃时冲击功最小为81.3J，700℃时合金的冲击功达到最大为129.5 J；布氏硬度则随着回火温度的升高先降低后升高， 回火温度为550℃时布氏硬度达到最大值304HBW，650 ℃时布氏硬度达到最小值269HBW，700℃时布氏硬度升高至290 HBW。
由此可得，回火温度在580~650℃时，合金的抗拉强度、塑性、韧性和硬度才能满足技术条件要求。综合以上分析可得，06Cr16Ni5Mo合金最佳的回火温度为580~650℃，保温时间为40min，此时合金的综合力学性能最佳。
(1)通过对06Cr16Ni5Mo合金不同淬火温度对合金组织和性能的影响规律研究可得，淬火后的组织主要是板条状淬火马氏体。随着淬火温度的升高，
合金的淬火马氏体板条逐渐粗化。在950~1100 ℃温度范围内，随着淬火温度的升高，拉伸强度先增加后降低，而屈服强度先降低后升高，塑性和韧性先降低后升高，硬度逐渐增加。合金在淬火温度1070 ℃，抗拉强度达到最大，塑韧性也较高，硬度值较大。(2)通过对06Cr16Ni5Mo合金不同回火温度对合金组织和性能的影响规律研究可得， 回火后的组织主要是板条状回火马氏体。随着回火温度的升高，回火马氏体板条逐渐变细小之后开始粗化。在回火温度550~700 ℃范围内，随着回火温度的升高，强度和硬度先降低后升高，塑性先降低后升高再降低，韧性先升高后降低再升高。在回火温度为580~650℃范围合金综合力学性能最佳，且硬度能满足技术条件要求。(3)对半机匣06Cr16Ni5Mo合金最佳的热处理制度为：淬火1 070 ℃/40 min，空冷，回火580~650 ℃/40 min，空冷。
