鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)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(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)最初與20世(shi)紀40年(nian)(nian)代研制出來,是增加(jia)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)并通過沉(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)來提(ti)供強度的高強度不(bu)銹(xiu)鋼(gang),被用(yong)于(yu)(yu)彈簧、飛機、火(huo)箭等。早(zao)在1934年(nian)(nian)美國人獲得了沉(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)專利,20世(shi)紀40年(nian)(nian)代正式用(yong)于(yu)(yu)軍(jun)工,后(hou)期(qi)推廣(guang)到(dao)民用(yong)。它(ta)們最重要的性(xing)能,就(jiu)是易(yi)于(yu)(yu)加(jia)工、高的強度、較(jiao)好(hao)的延性(xing)和優異的耐腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能。

20世紀(ji)60年代以后,一(yi)方面由于鋼(gang)種系(xi)列化(hua),標準化(hua);另一(yi)方面由于國際(ji)鎳公司成功(gong)研制出馬(ma)氏體時效鋼(gang),客觀上推(tui)動了沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)強韌(ren)性(xing)的改善和提高,刺激了超高強度不銹(xiu)鋼(gang)的發展,在利(li)用其特(te)殊性(xing)能(neng)的各種用途中,它們就越來越顯(xian)得重(zhong)要。

沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼一般按其組織(zhi)形(xing)態可分為四類(lei):沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)馬氏體(ti)不(bu)銹鋼、沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)半奧氏體(ti)不(bu)銹鋼、沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼、奧氏體(ti)-鐵素(su)體(ti)型沉(chen)淀(dian)(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼。
常用(yong)的沉(chen)(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)常冠以“PH”標注,所以沉(chen)(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)也(ye)成為(wei)PH不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。如PH17-4(或17-4PH)為(wei)0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或17-7PH)為(wei)0Cr17Ni7Al。在我過現有標準中列出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬(ma)氏體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),0Cr17Ni7Al屬于奧氏體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)(ying)化(hua)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)。

1. 沉淀(dian)硬化馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼
從(cong)用量上,馬氏體型沉淀硬化不銹(xiu)鋼比其他類(lei)型使(shi)用得更多(duo)。由于它們在固溶(rong)-退火(huo)狀態的(de)(de)硬度較(jiao)高,它們主要以(yi)棒材、圓材、線(xian)材和大型鍛件的(de)(de)形式使(shi)用,只有極少量用作板材。對這(zhe)些合金(jin)中奧(ao)氏體和鐵素體是這(zhe)樣來(lai)平衡的(de)(de),即(ji)在固溶(rong)熱處理和冷卻至室(shi)溫后,它們呈現(xian)馬氏體狀態。
自20世紀40年代以(yi)來,馬(ma)氏體(ti)沉(chen)淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)已經發(fa)(fa)展成為(wei)完(wan)整的系列。為(wei)保證獲得良(liang)好的耐(nai)蝕(shi)性和(he)(he)(he)可焊性,馬(ma)氏體(ti)沉(chen)淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)含碳量(liang)(liang)要低(di),一般(ban)在(zai)0.1%以(yi)下(xia),鉻含量(liang)(liang)一般(ban)17%以(yi)上,并(bing)加(jia)入適量(liang)(liang)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)元素(su)(鎳、銅、鉬、鈦和(he)(he)(he)鋁(lv)等)進行強(qiang)化(hua)(hua)(hua)(hua),使(shi)其在(zai)固溶退火(huo)(huo)處理時(shi)不(bu)(bu)形(xing)成鐵素(su)體(ti)和(he)(he)(he)過量(liang)(liang)殘余(yu)奧(ao)氏體(ti),不(bu)(bu)降低(di)馬(ma)氏體(ti)開始轉變溫度,同時(shi)能(neng)(neng)更好發(fa)(fa)揮沉(chen)淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)元素(su)的強(qiang)化(hua)(hua)(hua)(hua)效應,以(yi)彌補強(qiang)度不(bu)(bu)足,并(bing)改善耐(nai)蝕(shi)性。從改善鋼(gang)材(cai)(cai)力學性能(neng)(neng)考慮,必(bi)須嚴(yan)格控(kong)制化(hua)(hua)(hua)(hua)學成分(fen)以(yi)減少鋼(gang)中(zhong)鐵素(su)體(ti)和(he)(he)(he)殘余(yu)奧(ao)氏體(ti)含量(liang)(liang)。這類(lei)鋼(gang)具有良(liang)好的耐(nai)蝕(shi)性和(he)(he)(he)抗(kang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性,但合金含量(liang)(liang)高,價格昂(ang)貴,目前應用在(zai)火(huo)(huo)箭和(he)(he)(he)導彈上,作為(wei)蒙皮材(cai)(cai)料。
2. 沉(chen)淀(dian)硬化(hua)半奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼
這些合金稱作半奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)型(xing),是因(yin)為(wei)在退火(huo)(huo)(固溶處(chu)理)狀態下,它們基本(ben)是奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti),但通過簡單(dan)的(de)熱(re)(re)處(chu)理或者(zhe)(zhe)形變(bian)(bian)熱(re)(re)處(chu)理,就不能轉變(bian)(bian)為(wei)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。為(wei)了制(zhi)造這種合金,對奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)和(he)鐵素(su)體(ti)之間的(de)平(ping)衡(heng),必須保持非常(chang)嚴格的(de)控(kong)制(zhi)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)和(he)(或者(zhe)(zhe))鐵素(su)體(ti)量(liang)太(tai)高(gao),奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)將(jiang)趨(qu)穩定(ding),而不轉變(bian)(bian)成馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)平(ping)衡(heng)值太(tai)低,退火(huo)(huo)狀態的(de)穩定(ding)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)將(jiang)部分存留,或者(zhe)(zhe)不能產生完全的(de)馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉變(bian)(bian)。
3. 沉淀硬化奧(ao)氏體(ti)不銹鋼
這是一(yi)種(zhong)添加碳、磷、氮、鋁、鈦、鈮(ni)、釩等元素使(shi)碳化(hua)(hua)物(wu)、氮化(hua)(hua)物(wu)、磷化(hua)(hua)物(wu)存(cun)在奧(ao)氏(shi)體基體中析出(chu)進行(xing)強化(hua)(hua)的鋼(gang)種(zhong),利用(yong)了與耐熱鋼(gang)相同的硬化(hua)(hua)機制。與奧(ao)氏(shi)體的不同之(zhi)處在于通過不同類(lei)型沉淀相使(shi)其(qi)獲(huo)得不同高溫(wen)溫(wen)度的力學性能。
4. 奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)型沉淀硬化不銹鋼
這類鋼的(de)基體(ti)組織為奧氏(shi)體(ti)和鐵素(su)(su)體(ti)兩(liang)相(xiang)組織,添加(jia)(jia)的(de)沉(chen)淀硬(ying)化(hua)合金元素(su)(su)的(de)特點是易(yi)溶于(yu)(yu)奧氏(shi)體(ti)而不(bu)易(yi)溶于(yu)(yu)鐵素(su)(su)體(ti),在固溶處理(li)時過于(yu)(yu)溶于(yu)(yu)鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong),在時效處理(li)時從鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong)析出,使鋼得到強化(hua),為了保證這類鋼中(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)的(de)穩定性,較多(duo)地加(jia)(jia)入(ru)了硅、鉬元素(su)(su)。這類鋼熱加(jia)(jia)工性不(bu)好,多(duo)作為鑄件使用(yong)。

