马氏体时效不锈钢在拥有超高强度的同时拥有着良好的韧性，这一优秀的特性在于其在时效过程中于马氏体基体上析出的弥散的第二相，而这些析出相可以有效的阻碍位错的运动，从而使得马氏体时效不锈钢具有良好的强度和韧性的配合。此外，马氏体时效不锈钢还具有良好的耐蚀性能、加工成形性以及生物相容性，因此其在临床医用植入材料和医疗器械材料上有着广泛的应用。其中以1RK91马氏体时效不锈钢为代表，其已应用于医用缝合针和手术刀等领域。　　以此为背景，本文熔炼了一组Fe-12Cr-9Ni-4Mo-1.8Ti-xCu（x=0,1和2）马氏体时效不锈钢，并对获得的试样进行了不同温度和时间的时效处理，通过金相观察、维氏硬度测试、三点弯曲测试、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）测试，研究了Cu含量、时效温度和时效时间对马氏体时效不锈钢组织和硬度的影响，进而确定钢中Cu的含量的意义以及最佳时效处理方案。　　对不同Cu含量的研究表明，Fe-12Cr-9Ni-4Mo-1.8Ti-xCu（x=0,1和2）马氏体时效不锈钢淬火后得到的仍是板条马氏体，随着Cu含量的增加，材料的峰值硬度增加；在较低温度时效（400-525℃）时，Cu元素对硬度的提高起到正作用而当时效温度较高（525-600℃）时，Cu含量的提高不仅没有提高硬度，反而使得材料的硬度下降，而且这一趋势随着Cu含量的提高而更加明显。　　对不同时效温度的试样研究表明，随着温度的上升硬度先升高然后降低，在475-525℃之间时效时硬度达到峰值。另外，当时效温度太高时，基体上析出的第二相迅速长大，从而导致材料的硬度有所降低；时效温度对Fe-12Cr-9Ni-4Mo-1.8Ti马氏体时效不锈钢强度和韧性的影响是随着温度的升高先下降然后再升高再下降的过程，并且在400-450℃时效时材料的强度和韧性均显著低于固溶态，且在该温度下材料的断口中并没发现有韧窝等塑性变形的痕迹，而是明显的沿晶断裂；当时效温度升高至550℃时，材料在时效态强度和韧性达到了峰值。在强度取得峰值时马氏体时效不锈钢的断口形貌有大量韧窝呈韧性断裂，另外550℃时的透射电镜照片可以看出，在该温度下第二相大小约15nm且析出相粒子之间的间距约20nm左右。当时效温度进一步升高析出相发生粗化且析出相粒子之间的间距增大。　　对时效时间的研究表明，Fe-12Cr-9Ni-4Mo-2Cu-1.8Ti马氏体时效不锈钢的硬度和时效时间关系总体表现为台阶式下降。结合其透射电镜照片可知，其析出过程基本在前15分钟完成，随着时效时间的进一步延长，析出的第二相不断长大，但是当第二相发生粗化之后，材料的强度开始下降。固溶态的马氏体时效不锈钢在550℃时效时，材料的强度和韧性先下降但随着时间的延长，大约在2h时材料的强度达到峰值且拥有一个很高的韧性，而后再进一步延长时效时间，材料的强度和韧性则表现为下降的趋势，甚至发生解理断裂。在Fe-12Cr-9Ni-4Mo-2Cu-1.8Ti马氏体时效不锈钢时效过程中存在两种形貌的析出相：椭球状和杆状，其中椭球状的第二相拥有更好的抗粗化能力而杆状的析出相则不然。