基體為奧氏體或馬氏體組織,通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼,稱為沉(chen)淀硬化型不銹鋼


  奧氏體和鐵素體不銹鋼(gang)有良好的耐蝕性,但強度較低;馬氏體不銹鋼(gang)的強度高,但耐蝕性較差。沉淀硬化不銹鋼綜合了這幾類鋼的特點,兼有奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的耐蝕性和馬氏體不銹鋼的高強度。沉淀硬化不銹鋼是20世紀40年代以來,為適應航空、航天工業迅速發展的需要而開發的鋼種,其化學成分一般不超過18-8型奧氏體不銹鋼種的Cr、Ni含量,碳含量低(一般低于0.10%),通過添加硬化元素(鋁、銅、鉬、鈦和鈮等),在最終形成馬氏體后,經時效處理,析出金屬間化合物(Ni3Al、Ni3Ti)和某些少量碳化物以產生沉淀硬化。與普通馬氏體不銹鋼相比它具有更高的強度,更好的焊接性、韌性、冷加工成形性和耐蝕性等。某些沉淀硬化不銹鋼的強度達到超高強度鋼的水平,而且有較高的高溫強度。因此,廣泛應用于既需要高強度,又要求高耐蝕性和抗氧化性的零部件,如航空發動機的低壓渦輪軸、導向葉片、工作葉片、風扇框架、燃燒室部件以及石油化工、船舶、核反應堆、汽輪機、高強度鍛件、高壓系統的閥門部件等。


  沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼(gang)兼有(you)強(qiang)度高、耐(nai)(nai)蝕性(xing)好的(de)特點。其(qi)耐(nai)(nai)蝕性(xing)不(bu)但與(yu)(yu)化(hua)學成分(fen)有(you)關(guan),還與(yu)(yu)熱處理有(you)關(guan),特別是與(yu)(yu)時效(xiao)溫度密切相關(guan)。


  微(wei)細(xi)相的(de)析出(chu)或時(shi)(shi)效反應(ying)對耐腐蝕性有(you)害,但能提高鋼(gang)的(de)強(qiang)度和硬度。若進行(xing)過時(shi)(shi)效處理(li),則對耐蝕性有(you)益,但會降(jiang)低鋼(gang)的(de)強(qiang)度。


  沉淀硬化不(bu)銹鋼屬于高強度不(bu)銹鋼,在工業應用中要特別注意氫裂(lie)(lie)和應力腐蝕開裂(lie)(lie),因為這兩種(zhong)腐蝕形式對高強度和內部(bu)組(zu)織特別敏感。


  沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬化(hua)不銹鋼(gang)(gang)按(an)其組(zu)織特征(zheng)可分(fen)為(wei)(wei)以(yi)05Cr17Ni4Cu4Nb(630)為(wei)(wei)代(dai)表的(de)馬氏(shi)體(ti)型(xing)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬化(hua)鋼(gang)(gang)、以(yi)06Cr15Ni25Ti2MoA1VB為(wei)(wei)代(dai)表的(de)奧氏(shi)體(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬化(hua)不銹鋼(gang)(gang)、以(yi)07Cr17Ni7Al(631)和07Cr15Ni7Mo2Al(632)為(wei)(wei)代(dai)表的(de)半奧氏(shi)體(ti)型(xing)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)硬化(hua)鋼(gang)(gang)和以(yi)022Cr12Ni10AlTi為(wei)(wei)代(dai)表的(de)馬氏(shi)體(ti)時效不銹鋼(gang)(gang)。它們是利用熱處理后(hou)時效析出Cu、Al、Ti、Nb等的(de)金(jin)屬化(hua)合物來提高材(cai)料的(de)強度(du)。


  這(zhe)種類型鋼(gang)(gang)的(de)(de)主要特(te)點是不銹鋼(gang)(gang)可(ke)借助于(yu)熱(re)處理工(gong)藝調整(zheng)其性能,使其在鋼(gang)(gang)的(de)(de)成形、設備(bei)制造過程中處于(yu)易加工(gong)和(he)(he)易成形的(de)(de)組(zu)織狀態。半奧(ao)氏(shi)體沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)化不銹鋼(gang)(gang)是通過馬氏(shi)體相變和(he)(he)沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)化的(de)(de),奧(ao)氏(shi)體、馬氏(shi)體沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)化不銹鋼(gang)(gang)是通過沉(chen)(chen)(chen)淀硬(ying)化處理使其具有高的(de)(de)強度和(he)(he)良(liang)好的(de)(de)韌(ren)性。


1. 馬氏(shi)體沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼


  馬(ma)氏(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼,其(qi)代表鋼種有05Cr17Ni5Cu4Nb(XM-12)、05Cr17Ni4Cu4Nb(630)等,這(zhe)類(lei)鋼經固溶處理后,在(zai)室溫(wen)時為低碳(tan)馬(ma)氏(shi)體組織。該類(lei)鋼雖然比普(pu)(pu)通(tong)馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼易(yi)于加工,但(dan)不如半(ban)奧氏(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼,并且較難進(jin)行深度(du)(du)(du)冷加工成形(xing)。馬(ma)氏(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼經時效處理產生沉(chen)淀硬(ying)化(hua)來提(ti)高鋼的強度(du)(du)(du)和硬(ying)度(du)(du)(du),與半(ban)奧氏(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化(hua)不銹(xiu)鋼相比,其(qi)強化(hua)機理相同,但(dan)熱處理工藝簡(jian)單,通(tong)過改變時效溫(wen)度(du)(du)(du),可(ke)在(zai)相當(dang)寬的范圍內調整(zheng)鋼的力(li)學性(xing)能。其(qi)耐蝕性(xing)可(ke)接近18-8型奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼,比普(pu)(pu)通(tong)馬(ma)氏(shi)體不銹(xiu)鋼優越。


2. 奧(ao)氏體(ti)沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼


  奧(ao)氏(shi)體沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)代表鋼(gang)種是06Cr15Ni25Ti2MoAlVB(660)以及10Cr17Ni10P。該類(lei)鋼(gang)沒有相變過程,只有通過時效處理析出金屬間化(hua)合物達到強化(hua)的(de)目的(de)。與其他(ta)類(lei)型沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)相比,奧(ao)氏(shi)體沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)高,加工性(xing)能好(hao)。


3. 半奧氏體沉(chen)淀硬化不銹鋼


  半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)代表鋼(gang)(gang)種有(you)07Cr17Ni7Al(631)、07Cr15Ni7Mo2Al(632)。該類(lei)鋼(gang)(gang)中(zhong)均含有(you)15%~17%的(de)(de)(de)Cr,并(bing)含有(you)Ni、Mo等元素(su),因此具有(you)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)不銹性,而且其耐(nai)蝕性在一些(xie)介質中(zhong)與18-8型奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當或相(xiang)近。該類(lei)鋼(gang)(gang)一般以固溶狀態供貨(huo),其金(jin)相(xiang)組織基本為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti),并(bing)含有(you)5%~20%的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)塑性好(hao),容易進行(xing)冷(leng)加工成(cheng)形和(he)焊接,待加工成(cheng)形后再進行(xing)特殊的(de)(de)(de)中(zhong)間(jian)處(chu)理,使奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變(bian)為(wei)低碳馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti),并(bing)通(tong)過時效處(chu)理,進行(xing)沉淀(dian)硬化來(lai)達到更(geng)高的(de)(de)(de)強(qiang)度。


  07Cr15Ni7Mo2Al(632)鋼(gang)的綜合性(xing)能優(you)于07Cr17Ni7Al(631)鋼(gang),因(yin)此在化學工業中應(ying)用(yong)較(jiao)廣,主要用(yong)于制造耐蝕性(xing)好并且具有高強度的各種容(rong)器、管道、彈簧等,其耐蝕性(xing)優(you)于馬(ma)氏體不銹(xiu)鋼(gang)、馬(ma)氏體沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)和(he)馬(ma)氏體時效鋼(gang)。


  在(zai)固溶(rong)狀(zhuang)態下(xia),07Cr17Ni7Al(631)和(he) 07Cr15Ni7Mo2Al(632)鋼(gang)具有奧氏體組織結構(gou)時,能夠承(cheng)受冷(leng)加工(gong)變形,但是這兩種鋼(gang)都(dou)具有冷(leng)加工(gong)硬化傾向(xiang),因此冷(leng)軋、冷(leng)沖壓(ya)等(deng)都(dou)應采用少道次、大(da)壓(ya)下(xia)量、增(zeng)加多(duo)次中間(jian)固溶(rong)處理的工(gong)藝方法來進行(xing)加工(gong)。熱加工(gong)較(jiao)(jiao)容易,合適的加工(gong)溫度為(wei)950~1150℃。半奧氏體沉淀硬化不銹鋼(gang)的熱處理工(gong)藝較(jiao)(jiao)為(wei)復雜,且要求非(fei)常嚴格。只有按(an)照規定的工(gong)藝規范(溫度、時間(jian)、冷(leng)卻速(su)度)予以控制(zhi),才能獲得較(jiao)(jiao)佳的力(li)學(xue)性能。


  該類鋼焊(han)接性良好,可(ke)采用電弧(hu)(hu)焊(han)、氬(ya)弧(hu)(hu)焊(han),焊(han)前不(bu)需(xu)預熱,焊(han)后需(xu)進(jin)行固溶退火處理。


4. 馬氏體時效鋼


  馬氏(shi)體時效(xiao)(xiao)鋼的碳含量(liang)很低,一般(ban)不大(da)于0.03%,甚至(zhi)達(da)(da)到(dao)了(le)高純化。通(tong)(tong)常是(shi)以馬氏(shi)體狀(zhuang)態供(gong)貨的,具(ju)有優(you)良的塑性(xing)、韌性(xing)和冷(leng)加(jia)工成形(xing)性(xing)(冷(leng)變(bian)形(xing)量(liang)可達(da)(da)80%以上),它是(shi)通(tong)(tong)過(guo)時效(xiao)(xiao)處理(li)析出(chu)金屬間(jian)化合(he)物而達(da)(da)到(dao)高強度(du)。


  馬(ma)氏體時效鋼(gang)因無鐵素體(8相)和碳化(hua)物析出(chu)等原因,在某些環境介質(zhi)條件下(xia)對應力腐蝕敏感(gan),但比普通馬(ma)氏體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)和馬(ma)氏體沉淀硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的性能優越得多(duo)。


  馬氏體時(shi)效鋼利用固(gu)溶和(he)時(shi)效產(chan)生馬氏體相變(bian),以及超低碳馬氏體和(he)金屬間化合(he)(he)物等相結合(he)(he)的方法,獲得了(le)優良的綜合(he)(he)力學性能和(he)工(gong)藝(yi)(包括焊接)性能,并兼(jian)有一定的耐蝕(shi)性,已成(cheng)為析(xi)出(chu)硬化型不銹鋼的發展(zhan)方向,并成(cheng)為正(zheng)在發展(zhan)中的新(xin)一代高強(qiang)度(du)不銹鋼。


  屬于(yu)馬氏(shi)體(ti)(ti)時效鋼(gang)的有(you) 022Cr16Ni6MoCuNb 和022Cr14Ni6Mo2AlNb 等。022Cr16Ni6MoCuNb鋼(gang)的耐蝕性相當于(yu)06Cr18Ni10奧氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang),其強(qiang)度(du)卻是06Cr18Ni10鋼(gang)的3倍。


  由于沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)在時效狀態下使(shi)用,通常鋼(gang)中有碳化鉻及金屬間(jian)相析出,硬度較高(gao),適(shi)于制造承受腐蝕(shi)和磨(mo)損的(de)零部件。