鐵素(su)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(yu)(yu)是,沉淀(dian)(dian)硬(ying)化不銹(xiu)鋼最初與(yu)20世紀40年代(dai)(dai)研制出來(lai),是增加耐腐蝕性(xing)(xing)并通(tong)過沉淀(dian)(dian)硬(ying)化來(lai)提供強(qiang)度的高強(qiang)度不銹(xiu)鋼,被用于(yu)(yu)彈(dan)簧、飛機(ji)、火箭(jian)等。早在1934年美國人獲得了沉淀(dian)(dian)硬(ying)化不銹(xiu)鋼專利,20世紀40年代(dai)(dai)正(zheng)式用于(yu)(yu)軍工(gong),后期推廣到民用。它們(men)最重(zhong)要的性(xing)(xing)能(neng),就是易于(yu)(yu)加工(gong)、高的強(qiang)度、較好的延性(xing)(xing)和(he)優異的耐腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。

20世紀60年代以后,一(yi)方面(mian)由于鋼種(zhong)系列化,標準化;另一(yi)方面(mian)由于國際鎳公司成(cheng)功研制(zhi)出(chu)馬氏體時效鋼,客觀上推動(dong)了(le)沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼強韌性的(de)改(gai)善和提高,刺激了(le)超高強度(du)不(bu)銹鋼的(de)發展,在利用其特殊(shu)性能的(de)各種(zhong)用途中,它(ta)們就越(yue)來越(yue)顯得重要。

沉(chen)淀硬(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)一般按其組織形態可分為四類:沉(chen)淀硬(ying)化馬氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、沉(chen)淀硬(ying)化半(ban)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、沉(chen)淀硬(ying)化奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)、奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)型沉(chen)淀硬(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。
常(chang)用的沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang)常(chang)冠(guan)以(yi)(yi)“PH”標注,所以(yi)(yi)沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang)也成為(wei)PH不銹鋼(gang)。如PH17-4(或(huo)17-4PH)為(wei)0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或(huo)17-7PH)為(wei)0Cr17Ni7Al。在(zai)我過現有標準中列(lie)出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬氏(shi)(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang),0Cr17Ni7Al屬于奧氏(shi)(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹鋼(gang)。

1. 沉淀(dian)硬化馬氏體不銹鋼
從用量上(shang),馬氏(shi)體型(xing)沉淀硬化不銹鋼(gang)比其他類型(xing)使用得(de)更多。由于它們(men)(men)在(zai)固溶-退火狀(zhuang)態的(de)硬度較高,它們(men)(men)主要以棒材(cai)、圓材(cai)、線材(cai)和大型(xing)鍛件的(de)形(xing)式使用,只有極少量用作板(ban)材(cai)。對(dui)這些合金(jin)中奧氏(shi)體和鐵素體是這樣來平衡的(de),即(ji)在(zai)固溶熱處理(li)和冷卻至室溫后(hou),它們(men)(men)呈現馬氏(shi)體狀(zhuang)態。
自20世紀40年(nian)代以(yi)(yi)來,馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不銹鋼已經(jing)發展成為完整的(de)(de)系列。為保證(zheng)獲得(de)良(liang)好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)和(he)(he)可焊性(xing),馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不銹鋼中(zhong)含(han)(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)要低,一般在(zai)0.1%以(yi)(yi)下,鉻含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)一般17%以(yi)(yi)上,并加入適量(liang)(liang)(liang)硬(ying)化(hua)元素(鎳(nie)、銅(tong)、鉬、鈦和(he)(he)鋁等)進行強(qiang)(qiang)化(hua),使其在(zai)固溶(rong)退火(huo)處理時(shi)不形成鐵(tie)素體(ti)和(he)(he)過量(liang)(liang)(liang)殘余奧(ao)氏(shi)體(ti),不降低馬(ma)氏(shi)體(ti)開始轉變溫度(du)(du),同時(shi)能(neng)更好(hao)發揮沉淀(dian)硬(ying)化(hua)元素的(de)(de)強(qiang)(qiang)化(hua)效應,以(yi)(yi)彌補強(qiang)(qiang)度(du)(du)不足,并改善耐(nai)蝕性(xing)。從改善鋼材力學(xue)性(xing)能(neng)考慮,必須嚴格控(kong)制化(hua)學(xue)成分以(yi)(yi)減少鋼中(zhong)鐵(tie)素體(ti)和(he)(he)殘余奧(ao)氏(shi)體(ti)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)。這(zhe)類鋼具有良(liang)好(hao)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)和(he)(he)抗氧化(hua)性(xing),但合(he)金含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)高,價格昂貴(gui),目前應用在(zai)火(huo)箭和(he)(he)導(dao)彈上,作為蒙(meng)皮材料。
2. 沉淀(dian)硬化半奧氏體不銹鋼
這些合(he)金稱作(zuo)半奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)型(xing),是(shi)因為在退火(固溶處(chu)理(li))狀(zhuang)態(tai)下,它們基本(ben)是(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti),但通過簡單的(de)熱(re)處(chu)理(li)或(huo)者形變(bian)熱(re)處(chu)理(li),就不能(neng)轉(zhuan)變(bian)為馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。為了制造這種合(he)金,對奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)之間的(de)平衡(heng),必須保持非常嚴(yan)格(ge)的(de)控制。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)(或(huo)者)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)量太(tai)高,奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)將趨(qu)穩(wen)定(ding),而不轉(zhuan)變(bian)成馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)。奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)平衡(heng)值太(tai)低,退火狀(zhuang)態(tai)的(de)穩(wen)定(ding)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)將部分存留,或(huo)者不能(neng)產生(sheng)完全(quan)的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)。
3. 沉淀(dian)硬化奧氏體不銹鋼
這(zhe)是一種添加碳、磷(lin)、氮、鋁(lv)、鈦、鈮、釩等元素使碳化(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)物(wu)、磷(lin)化(hua)(hua)物(wu)存在(zai)奧氏(shi)體(ti)基體(ti)中析出進行強化(hua)(hua)的(de)鋼(gang)種,利用了與耐熱鋼(gang)相同的(de)硬化(hua)(hua)機制(zhi)。與奧氏(shi)體(ti)的(de)不(bu)同之處(chu)在(zai)于通(tong)過不(bu)同類型沉淀相使其獲(huo)得(de)不(bu)同高溫(wen)溫(wen)度(du)的(de)力學性(xing)能。
4. 奧(ao)氏(shi)體-鐵(tie)素(su)體型(xing)沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼
這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)的基體(ti)組織(zhi)為奧(ao)氏體(ti)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)兩相(xiang)組織(zhi),添加的沉淀硬化合金(jin)元(yuan)素(su)(su)的特點是易溶(rong)于(yu)奧(ao)氏體(ti)而不(bu)易溶(rong)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti),在固(gu)溶(rong)處理(li)時過于(yu)溶(rong)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong),在時效處理(li)時從(cong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)析出,使鋼(gang)(gang)得到強化,為了(le)保(bao)證這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的穩定性,較多地加入了(le)硅、鉬(mu)元(yuan)素(su)(su)。這(zhe)類(lei)鋼(gang)(gang)熱加工性不(bu)好,多作為鑄(zhu)件使用(yong)。

