17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）是一种典型的马氏体沉淀型硬化不锈钢，由于其具有优良的铸造、耐腐蚀、焊接等性能及较高的强度，广泛应用于航空航天、汽车、海洋装备及核电等领域[1−2]。尤其适用于制造在380 °C工况下使用的高强度结构零件，如大型飞机紧固件、发动机阀门零件等[3−5]。为获得优异的综合力学性能，该沉淀型不锈钢通常采用固溶处理+人工时效热处理工艺，加热过程中可以消除成分的不均匀性，使合金碳氮化物充分固溶于奥氏体基体中，得到过饱和固溶体，为随后的时效处理准备条件。经过时效处理后，细小的ε-Cu、M23C6等碳化物析出实现沉淀强化，获得良好的力学性能[6−8]。该不锈钢中添加了Nb、Ti等微量合金元素，在热加工过程中形成细小的铌钛等碳氮化物析出，第二相析出可以阻碍奥氏体晶粒粗化，从而达到细晶强化的目的[9]。对该成分不锈钢进行热力学计算并对其相变过程及碳氮化物的析出行为进行研究，并在此基础上优化热处理工艺参数，提升综合力学性能，对扩大该不锈钢的应用范围具有重要意义。
目前针对0Cr17Ni4Cu4Nb的研究主要集中在热处理后的组织和性能[8]，然而若仅通过实验对材料热物性能及相变进行分析，将会消耗大量的人力物力及时间[10]。本文以0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢为研究对象，运用热力学模拟软件分析了热力学平衡相组成、等温转变冷却曲线（TTT）、连续转变冷却曲线（CCT）、连续加热奥氏体化曲线（TTA）及热物性能参数，以期为现场实际热处理工艺的制定提供一定的理论指导和依据。
1. 成分及平衡相分析
0Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢成分如表1所示，不锈钢平衡相图是根据相图计算（CALPHAD）技术，考虑每一相的吉布斯自由能来绘制的，体系每一相的吉布斯自由能（Gm�m）如下所示。
式中，Xi��、Xj��分为i、j组元所占质量分数；G0i��0为i组元的吉布斯自由能；R为气体常数；T为热力学温度；L为不同组元之间的交互作用系数，为不同组元之间的交互作用系数，一般需要通过相图计算软件进行计算和取值，通过不断优化此参数使计算相图和理论相图各相关系吻合从而得到此参数[11]，通常情况下在0~1之间；第1项为纯组元的吉布斯自由能之和，第2项为理想混合熵引起的吉布斯自由能增加，第3项为偏离理想溶液引起的过剩吉布斯自由能。
图1（a）为不锈钢200~1600 °C的平衡组织相图，图1（b）为碳氮化物、Cu固溶体、G相、碳化物M23C6随温度析出相图。有图1（a）可以看出，此不锈钢平衡相图共有7个相区，主要包括液相区、铁素体、奥氏体，其余为Cu固溶体、碳化物M23C6、碳氮化物以及G相。由于此不锈钢中Cr元素含量较高，平衡转变中进一步会促进G相形成，G相为一类复杂的金属间化合物，其元素含量随温度变化如图2所示。从图1（b）可以看出，随温度降低碳化物及碳氮化物种类及固溶体相析出增多，碳氮化物在265 °C时开始从基体中作为第二相析出，碳化物M23C6在416 °C时析出量最大，达到1.24%。室温下该不锈钢平衡相质量分数组成为72.92%铁素体、15.51%碳氮化物、6.33% G相、4% Cu固溶体、1.23% M23C6。
