沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼是(shi)一(yi)類含沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)元素(Cu、Al、Ti、Nb)的鐵(tie)鉻鎳合金(jin),可以通(tong)過熱處理強(qiang)(qiang)化(hua),此類鋼具有高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)、足夠的韌性和(he)適(shi)宜的耐(nai)蝕性。主要(yao)應用(yong)于宇(yu)航(hang)工業和(he)一(yi)些高(gao)技術(shu)產業。 沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼可區分(fen)為馬(ma)氏(shi)體(ti)、半(ban)奧(ao)氏(shi)體(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼三種主要(yao)類型,近年來又出(chu)(chu)(chu)現了鐵(tie)素體(ti)沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。在馬(ma)氏(shi)體(ti)沉淀(dian)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong),基于馬(ma)氏(shi)體(ti)時效鋼的經驗,近年來出(chu)(chu)(chu)現了馬(ma)氏(shi)體(ti)時效不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼,與前者比較,后者碳含量較低(di),其(qi)強(qiang)(qiang)化(hua)手段主要(yao)是(shi)靠(kao)金(jin)屬間化(hua)合物析出(chu)(chu)(chu),且熱處理簡單(dan)。
S46500、Alloy 465、Costom 465 是一種無鈷的馬氏體沉淀硬化不銹鋼,其時效峰值后的抗拉強度可達到1800MPa。Costom 465 不銹鋼具有優異的缺口拉伸強度和斷裂韌性,應力腐蝕抗力也比較好,其性能優于Costom 455和PH13-8Mo鋼。該鋼于1997年取得專利,已用于軍用機的多個重要部件。
S46500、Alloy 465、Costom 465 不銹鋼適(shi)宜的(de)鍛造溫(wen)度區(qu)間為1010~1093℃,鍛后(hou)空(kong)冷,經固溶處(chu)理可以進(jin)行機械加工。推薦的(de)Costom 465鋼的(de)固溶溫(wen)度為(982±8)℃,保(bao)溫(wen)一定時間,然后(hou)快冷,截面尺寸在(zai)300mm以下時可在(zai)適(shi)當的(de)液體介質中冷卻,更大尺寸時宜在(zai)空(kong)氣中快冷。固處(chu)理后(hou)應在(zai)24h內進(jin)行-73℃冷處(chu)理,保(bao)持8h,然后(hou)升至室溫(wen)。
為獲得最(zui)佳的(de)切削加工性能(neng),經上述處理后(hou)再(zai)加熱(re)至(zhi)(760±8)℃保溫(wen)2h,空(kong)冷(leng),再(zai)加熱(re)至(zhi)(620±8)℃保溫(wen)4h,空(kong)冷(leng),此工藝被稱之為H1150M狀(zhuang)態。加工后(hou)的(de)部件應(ying)重(zhong)新在982℃進(jin)行固溶處理和-73℃冷(leng)處理。該鋼的(de)焊接性能(neng)良好(hao)。
S46500、Alloy 465、Costom 465 不(bu)銹鋼經上述處理(li)(li)后應(ying)(ying)進行時(shi)(shi)效(xiao),可(ke)在480~620℃進行,保溫(wen)4~8h,然(ran)后空冷(leng)或在適(shi)當的(de)(de)(de)介質中冷(leng)卻(que)。該(gai)鋼經480℃時(shi)(shi)效(xiao)后可(ke)以(yi)得到(dao)最高的(de)(de)(de)強度(du),但(dan)韌性較低,適(shi)宜(yi)的(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)度(du)應(ying)(ying)選(xuan)擇在510℃以(yi)上,可(ke)以(yi)得到(dao)良好的(de)(de)(de)綜合力學性能(neng)。表(biao)9.61為Costom 465鋼棒(bang)材經固溶處理(li)(li)和時(shi)(shi)效(xiao)后的(de)(de)(de)縱向力學性能(neng)。
將S46500、Alloy 465、Costom 465不銹(xiu)鋼經980℃固溶處理(li)(li)和在-73℃冷處理(li)(li)8h后,再進(jin)行不同(tong)溫(wen)度(du)下(xia)保溫(wen)4h的(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)處理(li)(li),研究其組織的(de)變化和性(xing)能(neng)的(de)關系。當時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)高(gao)于300℃時(shi)(shi),Costom 465 鋼強度(du)隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)升高(gao)而迅(xun)速(su)提高(gao),495℃時(shi)(shi)達(da)到峰值強度(du),時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)超過(guo)(guo)495℃后,發生過(guo)(guo)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)。Costom 465鋼在時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)過(guo)(guo)程(cheng)中,其塑性(xing)和沖擊韌性(xing)的(de)谷值出現在450℃時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(shi),時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)超過(guo)(guo)450℃后,鋼的(de)塑性(xing)和韌性(xing)迅(xun)速(su)提高(gao)。
S46500、Alloy 465、Costom 465 不銹鋼在溫度范圍200~300℃時效,鋼中的少量殘余奧氏體(約5%)未發生變化,時效溫度在400℃左右時,鋼中開始出現逆轉變奧氏體。在400~590℃時效,鋼中奧氏體含量呈上升趨勢,時效溫度為510℃時,鋼中的奧氏體含量為10%左右。時效溫度在590℃時,鋼中已形成的逆轉變奧氏體已不穩定,時效后降至室溫時,部分逆轉變奧氏體又轉變成馬氏體。Costom 465鋼在時效過程中出現硬化峰則與析出相的特性有關。研究表明,基體的析出相為針狀的具有六方晶體結構Ni3Ti相,析出時與母相馬氏體存在共格或半共格關系,使鋼得到有效的強化。在高于510℃時效時,析出相逐漸聚集,540℃時效時析出相直徑小于20nm,而590℃時效時已長大到約70nm。
綜上所述,510℃時(shi)效后,可以獲得高(gao)(gao)的(de)強度,而(er)同時(shi)逆轉變奧氏體的(de)形成可使鋼具有(you)比較高(gao)(gao)的(de)韌(ren)性。
S46500、Alloy 465、Costom 465 不(bu)銹鋼經(jing)固溶處理后,其強度較低,可以直接(jie)進(jin)行(xing)冷變形(xing),冷變形(xing)量可達70%,然后進(jin)行(xing)時效處理,可以得到(dao)高的(de)強度(表9.62)。