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马氏体时效钢以其优异的性能应用在军事和商业等诸多领域中，细化的组织是其在超高强度下保持有优异塑性和韧性的保障。循环相变细化晶粒是马氏体时效钢细化晶粒的一个重要方法。对含钴马氏体时效钢循环相变细化晶粒的研究表明，合金成分能够显著影响循环相变工艺和循环相变后的极限晶粒尺寸，循环相变工艺对循环相变后的极限晶粒尺寸也具有较大的影响。
而目前对无钴马氏体时效钢、含硼马氏体时效钢循环相变细化晶粒的研究还很少，尤其是各种类型马氏体时效钢循环相变工艺对晶粒尺寸影响的系统研究还未见报道。在这方面开展更深入的研究工作，有助于为循环相变细化晶粒的实际应用提供帮助。
本论文以三种类型的马氏体时效钢——含钴马氏体时效钢CM350、无钴马氏体时效钢TM300，微硼无钴马氏体时效钢T250为研究对象，系统的研究了三种类型马氏体时效钢循环相变工艺对晶粒尺寸的影响。同时对微硼无钴马氏体时效钢中硼化物的析出行为、未再结晶固溶处理对无钴马氏体时效钢组织和拉伸性能的影响进行了研究，结果如下。
(1)马氏体时效钢循环相变细化晶粒的工艺过程为：加热(α→γ相变)—保温(固溶、逆转变奥氏体再结晶)—冷却(γ→α相变)—再加热—保温—冷却—反复循环处理。
(2)不同实验材料循环相变细化晶粒工艺参数的制定原则为：以逆转变奥氏体再结晶全部完成为判据来确定保温温度和保温时间；尽量减少逆转变奥氏体再结晶过程所需时间、避免再结晶完成后继续保温所引起的再结晶晶粒的聚集长大；获得极限晶粒尺寸的理想循环相变次数为4～5次；不同成分的马氏体时效钢所采用的加热速度各不相同，其中TM300和T250的加热速度越快越好。
(3)不同实验材料循环相变后获得的晶粒尺寸分别为：CM350为9～12μm；TM300为28～36μm； T250为17～32μm。通过增加预回火处理，可进一步细化CM350马氏体时效钢的循环相变再结晶晶粒尺寸，最细可达到7μm左右。
(4)加热引起的组织变化和加热速度对三种实验材料循环相变后的晶粒尺寸影响规律为：①时效处理所引起的组织变化对循环相变后的晶粒尺寸无影响；②未再结晶区的组织变化将导致相变存储能的部分释放不利于循环相变细化晶粒；③慢速加热经过相变温度区有利于减小CM350马氏体时效钢的极限晶粒尺寸，而对TM300的极限晶粒尺寸无影响，不利于T250的晶粒细化。
(5)循环相变细化晶粒有助于提高材料的强度和塑性，对拉伸塑性的影响尤为显著。断口形貌的观察表明，随着晶粒的细化，材料的断裂特征由脆断转变为韧断。
(6)微硼无钴马氏体时效钢T250经800～1000℃固溶处理后，在晶内和晶界上均发现硼化物的析出；高温固溶处理后的冷却速度对硼化物的析出有较大的影响，缓慢冷却易导致晶界上析出粗大的硼化物；只有在1050℃以上的高温下保温才能使粗大硼化物完全溶解。采用1050～950℃阶梯降温短时保温能够取得最佳的循环相变细化晶粒效果。
(7)未再结晶固溶处理技术在TM300和T250马氏体时效钢中得到成功应用。经未再结晶固溶处理后，马氏体形貌由块状转变为细密条束状，拉伸断口上的韧窝明显变小变密。硬度和强度都有所提高，塑性变化不大。