鐵素(su)體不(bu)銹鋼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,沉淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)最(zui)初與20世(shi)紀40年代研制出來,是增加耐腐(fu)蝕性(xing)并通過沉淀硬(ying)化來提供(gong)強度的(de)高(gao)強度不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),被用于彈簧、飛機、火(huo)箭(jian)等。早在(zai)1934年美國(guo)人獲得了(le)沉淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)專利,20世(shi)紀40年代正式用于軍工,后期推(tui)廣到民用。它(ta)們(men)最(zui)重(zhong)要的(de)性(xing)能(neng),就是易于加工、高(gao)的(de)強度、較(jiao)好的(de)延性(xing)和(he)優異(yi)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)能(neng)。


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  20世紀(ji)60年代以后,一方面由于(yu)鋼(gang)種(zhong)系列(lie)化,標準化;另一方面由于(yu)國際鎳公司成功研制(zhi)出馬氏(shi)體時效鋼(gang),客觀上推動了(le)沉淀(dian)硬(ying)化不(bu)銹鋼(gang)強韌性的(de)改善和提高,刺激了(le)超高強度不(bu)銹鋼(gang)的(de)發展,在利用其特殊性能的(de)各種(zhong)用途中,它們(men)就越來越顯得重(zhong)要。


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 沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼一般按其(qi)組織(zhi)形態可(ke)分為四類(lei):沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼、沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)半奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼、沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼、奧氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)型沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼。


  常(chang)用的沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)常(chang)冠以“PH”標注,所(suo)以沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)也成為PH不銹(xiu)鋼(gang)。如PH17-4(或17-4PH)為0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或17-7PH)為0Cr17Ni7Al。在我過(guo)現有標準中列出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬氏(shi)體沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang),0Cr17Ni7Al屬于奧氏(shi)體沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)。




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 1. 沉(chen)淀(dian)硬化馬氏體不銹鋼


  從用量(liang)上,馬氏體型沉(chen)淀硬化不銹鋼比其他類(lei)型使用得更多(duo)。由于(yu)它們(men)在固(gu)溶(rong)-退(tui)火狀(zhuang)態(tai)(tai)的(de)硬度較高,它們(men)主要以棒材、圓材、線材和(he)(he)(he)大型鍛件(jian)的(de)形式使用,只(zhi)有(you)極少量(liang)用作板材。對(dui)這些合金中奧氏體和(he)(he)(he)鐵素體是這樣(yang)來平(ping)衡的(de),即在固(gu)溶(rong)熱處理和(he)(he)(he)冷(leng)卻至室溫后(hou),它們(men)呈現馬氏體狀(zhuang)態(tai)(tai)。


 自20世紀40年代以(yi)來,馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼已經發展成為(wei)完整的系列。為(wei)保證獲得良(liang)(liang)好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)和(he)可焊(han)性(xing)(xing),馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼中含碳(tan)量要低,一(yi)般在0.1%以(yi)下,鉻含量一(yi)般17%以(yi)上,并加入適(shi)量硬化(hua)元(yuan)素(鎳、銅、鉬、鈦和(he)鋁等)進行強化(hua),使其在固溶退火處理時(shi)不形成鐵素體(ti)和(he)過量殘余奧氏(shi)體(ti),不降低馬(ma)氏(shi)體(ti)開始轉變溫度,同時(shi)能更好(hao)發揮(hui)沉淀硬化(hua)元(yuan)素的強化(hua)效應,以(yi)彌補強度不足,并改善耐(nai)蝕性(xing)(xing)。從改善鋼材(cai)力學(xue)性(xing)(xing)能考慮,必須嚴格控(kong)制化(hua)學(xue)成分以(yi)減少鋼中鐵素體(ti)和(he)殘余奧氏(shi)體(ti)含量。這類鋼具(ju)有良(liang)(liang)好(hao)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)和(he)抗氧(yang)化(hua)性(xing)(xing),但合金含量高(gao),價格昂(ang)貴,目前應用在火箭(jian)和(he)導彈上,作(zuo)為(wei)蒙皮(pi)材(cai)料(liao)。


  2. 沉(chen)淀硬化(hua)半奧氏體不銹鋼(gang)  


   這(zhe)些合(he)(he)金(jin)稱(cheng)作半奧氏體型,是(shi)因為在退火(固溶(rong)處理)狀態下,它們基本是(shi)奧氏體,但通過簡單(dan)的熱(re)處理或(huo)(huo)者形變熱(re)處理,就不(bu)能(neng)轉變為馬氏體。為了制造這(zhe)種合(he)(he)金(jin),對奧氏體和(he)鐵素(su)體之間的平(ping)衡,必須保持非常(chang)嚴(yan)格的控制。奧氏體和(he)(或(huo)(huo)者)鐵素(su)體量太高,奧氏體將趨(qu)穩定,而不(bu)轉變成(cheng)馬氏體。奧氏體平(ping)衡值太低,退火狀態的穩定奧氏體將部(bu)分(fen)存留,或(huo)(huo)者不(bu)能(neng)產生完(wan)全的馬氏體轉變。


 3. 沉淀硬化(hua)奧氏體不銹鋼(gang)  


  這是(shi)一種添加碳、磷、氮、鋁、鈦、鈮、釩等元素使碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)(hua)物(wu)、磷化(hua)(hua)(hua)物(wu)存在(zai)奧氏(shi)體基體中(zhong)析出進行強化(hua)(hua)(hua)的(de)鋼種,利(li)用了(le)與耐熱鋼相同(tong)的(de)硬化(hua)(hua)(hua)機制(zhi)。與奧氏(shi)體的(de)不(bu)同(tong)之處(chu)在(zai)于(yu)通過不(bu)同(tong)類型沉淀相使其獲(huo)得不(bu)同(tong)高溫溫度的(de)力學(xue)性能(neng)。


 4. 奧氏(shi)體-鐵素體型沉淀(dian)硬化不銹鋼  


  這類(lei)鋼(gang)(gang)的基體(ti)(ti)組織為奧氏體(ti)(ti)和鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)兩相(xiang)組織,添加的沉淀硬化(hua)(hua)合金元素(su)(su)的特(te)點是易溶于奧氏體(ti)(ti)而(er)不易溶于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti),在(zai)固(gu)溶處理(li)時過于溶于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中,在(zai)時效處理(li)時從鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)中析出(chu),使鋼(gang)(gang)得到強化(hua)(hua),為了保證這類(lei)鋼(gang)(gang)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的穩定性,較多地加入了硅、鉬元素(su)(su)。這類(lei)鋼(gang)(gang)熱(re)加工性不好(hao),多作為鑄件使用(yong)。