鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼有較好的耐腐蝕性,但是,不能通過熱處理方法調整機械性能,在應用上受到限制。馬氏體不銹鋼可以通過熱處理方法在較大范圍內調整機械性能,滿足強度、塑性、韌性的需要,但是,其耐腐蝕性卻不夠理想。所以人們在實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熱處理方法調整機械性能的特征。
于是(shi),沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼最初(chu)與20世紀(ji)40年代研制(zhi)出來,是(shi)增加耐腐蝕性并通過(guo)沉淀硬(ying)化(hua)來提供強(qiang)(qiang)度(du)的(de)高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)不銹(xiu)鋼,被用(yong)(yong)于彈簧、飛機(ji)、火箭等。早在1934年美國(guo)人獲得了沉淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼專利,20世紀(ji)40年代正式用(yong)(yong)于軍工(gong)(gong),后(hou)期推(tui)廣到民用(yong)(yong)。它們(men)最重要(yao)的(de)性能,就是(shi)易(yi)于加工(gong)(gong)、高(gao)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)、較好的(de)延性和優異的(de)耐腐蝕性能。

20世紀60年代以后,一(yi)方(fang)面由于鋼(gang)種(zhong)系列化(hua)(hua),標(biao)準(zhun)化(hua)(hua);另一(yi)方(fang)面由于國(guo)際鎳公司成功研制出(chu)馬氏體時效鋼(gang),客觀上推動了沉淀硬化(hua)(hua)不銹鋼(gang)強韌性的改善和提高,刺激(ji)了超高強度(du)不銹鋼(gang)的發展,在利用其(qi)特殊性能的各種(zhong)用途中,它們就越來越顯得重要。

沉淀(dian)硬(ying)(ying)化不(bu)銹鋼一般(ban)按其組織形態可分為四類:沉淀(dian)硬(ying)(ying)化馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼、沉淀(dian)硬(ying)(ying)化半奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼、沉淀(dian)硬(ying)(ying)化奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹鋼、奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)型沉淀(dian)硬(ying)(ying)化不(bu)銹鋼。
常用的沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼常冠以“PH”標(biao)(biao)注(zhu),所以沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼也成(cheng)為(wei)PH不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。如PH17-4(或(huo)17-4PH)為(wei)0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或(huo)17-7PH)為(wei)0Cr17Ni7Al。在(zai)我過現有標(biao)(biao)準中列出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬氏(shi)體(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,0Cr17Ni7Al屬于奧(ao)氏(shi)體(ti)沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。

1. 沉(chen)淀硬(ying)化馬氏(shi)體不銹(xiu)鋼
從用量上,馬氏(shi)體(ti)(ti)型沉(chen)淀(dian)硬化不銹鋼比其他類型使(shi)用得更多(duo)。由于它們在(zai)固溶-退(tui)火狀態的(de)硬度較高,它們主要以(yi)棒材(cai)、圓材(cai)、線材(cai)和大型鍛件的(de)形式使(shi)用,只(zhi)有(you)極少(shao)量用作(zuo)板(ban)材(cai)。對(dui)這些合金中奧氏(shi)體(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)是這樣來平衡的(de),即(ji)在(zai)固溶熱處理和冷卻至室溫后,它們呈現馬氏(shi)體(ti)(ti)狀態。
自20世紀40年代以來,馬氏(shi)(shi)體沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化不銹鋼(gang)(gang)已經發展成為(wei)完整的系(xi)列。為(wei)保證獲得良(liang)好的耐蝕(shi)性和可焊性,馬氏(shi)(shi)體沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化不銹鋼(gang)(gang)中含(han)(han)碳量(liang)要低(di),一(yi)般在0.1%以下(xia),鉻含(han)(han)量(liang)一(yi)般17%以上(shang),并加(jia)入適量(liang)硬(ying)(ying)化元素(su)(鎳、銅、鉬、鈦和鋁等)進行強(qiang)(qiang)化,使(shi)其在固溶退火處理(li)時不形成鐵素(su)體和過量(liang)殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體,不降低(di)馬氏(shi)(shi)體開始轉變溫度(du),同時能(neng)(neng)更(geng)好發揮沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化元素(su)的強(qiang)(qiang)化效應,以彌補(bu)強(qiang)(qiang)度(du)不足,并改(gai)善耐蝕(shi)性。從(cong)改(gai)善鋼(gang)(gang)材(cai)力學性能(neng)(neng)考慮,必須嚴格(ge)控制化學成分以減少鋼(gang)(gang)中鐵素(su)體和殘余(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體含(han)(han)量(liang)。這類鋼(gang)(gang)具有(you)良(liang)好的耐蝕(shi)性和抗氧化性,但合金含(han)(han)量(liang)高,價格(ge)昂貴(gui),目前應用在火箭和導(dao)彈上(shang),作為(wei)蒙皮材(cai)料。
2. 沉(chen)淀(dian)硬化(hua)半奧氏體不銹鋼
這(zhe)些合金稱(cheng)作半(ban)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)型,是(shi)因為(wei)在退火(固溶處理(li))狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下,它(ta)們基本(ben)是(shi)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti),但通過簡單的(de)熱(re)處理(li)或者形變(bian)(bian)熱(re)處理(li),就不(bu)能(neng)轉變(bian)(bian)為(wei)馬(ma)氏體(ti)(ti)。為(wei)了制(zhi)造這(zhe)種合金,對(dui)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)之間的(de)平(ping)衡(heng),必須(xu)保持非常(chang)嚴格的(de)控制(zhi)。奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)和(或者)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)量太(tai)高,奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)將(jiang)(jiang)趨穩定,而不(bu)轉變(bian)(bian)成馬(ma)氏體(ti)(ti)。奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)平(ping)衡(heng)值太(tai)低,退火狀(zhuang)(zhuang)態(tai)的(de)穩定奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)將(jiang)(jiang)部(bu)分存留(liu),或者不(bu)能(neng)產生完(wan)全(quan)的(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)轉變(bian)(bian)。
3. 沉(chen)淀(dian)硬化奧氏(shi)體不銹鋼
這是一種(zhong)添(tian)加碳、磷(lin)(lin)、氮(dan)(dan)、鋁、鈦、鈮、釩等元素(su)使(shi)碳化(hua)(hua)物、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)物、磷(lin)(lin)化(hua)(hua)物存在奧氏體基體中析出(chu)進行(xing)強(qiang)化(hua)(hua)的(de)鋼種(zhong),利用了與耐熱(re)鋼相同(tong)的(de)硬化(hua)(hua)機制。與奧氏體的(de)不同(tong)之處(chu)在于通過不同(tong)類型沉淀相使(shi)其獲得不同(tong)高(gao)溫溫度的(de)力學性(xing)能(neng)。
4. 奧氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)型(xing)沉淀硬化不銹鋼
這類(lei)(lei)鋼(gang)的(de)基體(ti)組織為(wei)奧(ao)氏體(ti)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)兩相組織,添加(jia)的(de)沉淀硬化(hua)(hua)合金元(yuan)素(su)(su)的(de)特點是易溶于奧(ao)氏體(ti)而不易溶于鐵(tie)素(su)(su)體(ti),在固(gu)溶處理(li)時過于溶于鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong),在時效處理(li)時從鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)析出,使鋼(gang)得到強化(hua)(hua),為(wei)了(le)(le)保證(zheng)這類(lei)(lei)鋼(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)穩定(ding)性,較(jiao)多地加(jia)入了(le)(le)硅、鉬元(yuan)素(su)(su)。這類(lei)(lei)鋼(gang)熱加(jia)工性不好,多作為(wei)鑄(zhu)件使用。

