鐵素體不銹鋼奧氏體不銹鋼有較好的耐腐蝕性,但是,不能通過(guò)熱處理方法調(diào)整機(jī)械性能,在應(yīng)用上受到限制。馬氏體不銹鋼可以通過(guò)熱處理方法在較大范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械性能,滿(mǎn)足強(qiáng)度、塑性、韌性的需要,但是,其耐腐蝕性卻不夠理想。所以人們?cè)趯?shí)踐中希望尋找到一種新型不銹鋼,它即能保持鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性,又具有馬氏體不銹鋼可通過(guò)熱處理方法調(diào)整機(jī)械性能的特征。


 于是,沉淀硬化不銹鋼最初與20世紀(jì)40年代研制出來(lái),是增加耐腐蝕性并通過(guò)沉淀硬化來(lái)提供強(qiáng)度的高強(qiáng)度不銹鋼,被用于彈簧、飛機(jī)、火箭等。早在1934年美國(guó)人獲得了沉淀硬化不銹鋼專(zhuān)利,20世紀(jì)40年代正式用于軍工,后期推廣到民用。它們最重要的性能,就是易于加工、高的強(qiáng)度、較好的延性和優(yōu)異的耐腐蝕性能。


彈簧.jpg


  20世紀(jì)60年代以后,一方面由于鋼種系列化,標(biāo)準(zhǔn)化;另一方面由于國(guó)際鎳公司成功研制出馬氏體時(shí)效鋼,客觀上推動(dòng)了沉淀硬化不銹鋼強(qiáng)韌性的改善和提高,刺激了超高強(qiáng)度不銹鋼的發(fā)展,在利用其特殊性能的各種用途中,它們就越來(lái)越顯得重要。


鉬板.jpg


 沉淀硬化不銹鋼一般按其組織形態(tài)可分為四類(lèi):沉淀硬化馬氏體不銹鋼、沉淀硬化半奧氏體不銹鋼、沉淀硬化奧氏體不銹鋼、奧氏體-鐵素體型沉淀硬化不銹鋼。


  常用的沉淀硬化不銹鋼常冠以“PH”標(biāo)注,所以沉淀硬化不銹鋼也成為PH不銹鋼。如PH17-4(或17-4PH)為0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或17-7PH)為0Cr17Ni7Al。在我過(guò)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中列出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬氏體沉淀硬化不銹鋼,0Cr17Ni7Al屬于奧氏體沉淀硬化不銹鋼。




PH不銹鋼.jpg


 1. 沉淀硬化馬氏體不銹鋼


  從用量上,馬氏體型沉淀硬化不銹鋼比其他類(lèi)型使用得更多。由于它們?cè)诠倘?退火狀態(tài)的硬度較高,它們主要以棒材、圓材、線材和大型鍛件的形式使用,只有極少量用作板材。對(duì)這些合金中奧氏體和鐵素體是這樣來(lái)平衡的,即在固溶熱處理和冷卻至室溫后,它們呈現(xiàn)馬氏體狀態(tài)。


 自20世紀(jì)40年代以來(lái),馬氏體沉淀硬化不銹鋼已經(jīng)發(fā)展成為完整的系列。為保證獲得良好的耐蝕性和可焊性,馬氏體沉淀硬化不銹鋼中含碳量要低,一般在0.1%以下,鉻含量一般17%以上,并加入適量硬化元素(鎳、銅、鉬、鈦和鋁等)進(jìn)行強(qiáng)化,使其在固溶退火處理時(shí)不形成鐵素體和過(guò)量殘余奧氏體,不降低馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度,同時(shí)能更好發(fā)揮沉淀硬化元素的強(qiáng)化效應(yīng),以彌補(bǔ)強(qiáng)度不足,并改善耐蝕性。從改善鋼材力學(xué)性能考慮,必須嚴(yán)格控制化學(xué)成分以減少鋼中鐵素體和殘余奧氏體含量。這類(lèi)鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性,但合金含量高,價(jià)格昂貴,目前應(yīng)用在火箭和導(dǎo)彈上,作為蒙皮材料。


  2. 沉淀硬化半奧氏體不銹鋼  


   這些合金稱(chēng)作半奧氏體型,是因?yàn)樵谕嘶穑ü倘芴幚恚顟B(tài)下,它們基本是奧氏體,但通過(guò)簡(jiǎn)單的熱處理或者形變熱處理,就不能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。為了制造這種合金,對(duì)奧氏體和鐵素體之間的平衡,必須保持非常嚴(yán)格的控制。奧氏體和(或者)鐵素體量太高,奧氏體將趨穩(wěn)定,而不轉(zhuǎn)變成馬氏體。奧氏體平衡值太低,退火狀態(tài)的穩(wěn)定奧氏體將部分存留,或者不能產(chǎn)生完全的馬氏體轉(zhuǎn)變。


 3. 沉淀硬化奧氏體不銹鋼  


  這是一種添加碳、磷、氮、鋁、鈦、鈮、釩等元素使碳化物、氮化物、磷化物存在奧氏體基體中析出進(jìn)行強(qiáng)化的鋼種,利用了與耐熱鋼相同的硬化機(jī)制。與奧氏體的不同之處在于通過(guò)不同類(lèi)型沉淀相使其獲得不同高溫溫度的力學(xué)性能。


 4. 奧氏體-鐵素體型沉淀硬化不銹鋼  


  這類(lèi)鋼的基體組織為奧氏體和鐵素體兩相組織,添加的沉淀硬化合金元素的特點(diǎn)是易溶于奧氏體而不易溶于鐵素體,在固溶處理時(shí)過(guò)于溶于鐵素體中,在時(shí)效處理時(shí)從鐵素體中析出,使鋼得到強(qiáng)化,為了保證這類(lèi)鋼中鐵素體的穩(wěn)定性,較多地加入了硅、鉬元素。這類(lèi)鋼熱加工性不好,多作為鑄件使用。