鐵素體不銹鋼(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)是(shi),沉淀硬化(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)最(zui)初(chu)與(yu)20世紀40年代研(yan)制出來,是(shi)增加耐(nai)腐蝕性(xing)并通過沉淀硬化(hua)(hua)(hua)來提供(gong)強(qiang)(qiang)度的(de)(de)高強(qiang)(qiang)度不(bu)(bu)銹鋼(gang),被用于(yu)彈簧、飛機(ji)、火箭等。早在1934年美(mei)國人獲(huo)得了(le)沉淀硬化(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)專利(li),20世紀40年代正式用于(yu)軍工(gong)(gong),后期推廣到民用。它們最(zui)重要的(de)(de)性(xing)能,就是(shi)易(yi)于(yu)加工(gong)(gong)、高的(de)(de)強(qiang)(qiang)度、較好的(de)(de)延性(xing)和優異的(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)能。
20世(shi)紀60年代以(yi)后,一方面由(you)于(yu)鋼(gang)種(zhong)系列(lie)化(hua),標(biao)準化(hua);另一方面由(you)于(yu)國際鎳公(gong)司成(cheng)功研制出馬氏體時效鋼(gang),客觀上推動(dong)了(le)沉淀硬化(hua)不銹鋼(gang)強韌性(xing)的改善和提高(gao),刺激了(le)超(chao)高(gao)強度不銹鋼(gang)的發(fa)展,在利用其特殊性(xing)能的各種(zhong)用途中,它(ta)們就越來越顯得重(zhong)要。
沉(chen)(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)一(yi)般(ban)按其(qi)組織形態可分為四類:沉(chen)(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)馬氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、沉(chen)(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)半奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、沉(chen)(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)、奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)-鐵素體(ti)(ti)(ti)型沉(chen)(chen)(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
常用的沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)常冠以(yi)“PH”標注,所(suo)以(yi)沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)也成為(wei)(wei)PH不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。如PH17-4(或17-4PH)為(wei)(wei)0Cr17Ni4Cu4Nb , PH17-7(或17-7PH)為(wei)(wei)0Cr17Ni7Al。在我過現有標準中列出0Cr17Ni4Cu4Nb同馬(ma)氏體沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),0Cr17Ni7Al屬于奧氏體沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。
1. 沉淀(dian)硬化馬氏體不(bu)銹鋼
從用(yong)量上(shang),馬氏(shi)體(ti)(ti)型(xing)沉淀硬化不銹鋼比(bi)其他類(lei)型(xing)使(shi)用(yong)得更多(duo)。由于它(ta)們在固(gu)溶-退火狀態(tai)的硬度較高,它(ta)們主(zhu)要以(yi)棒材(cai)、圓材(cai)、線(xian)材(cai)和大型(xing)鍛件的形式使(shi)用(yong),只有極少(shao)量用(yong)作板材(cai)。對這(zhe)些合金中(zhong)奧氏(shi)體(ti)(ti)和鐵素體(ti)(ti)是這(zhe)樣來平衡的,即在固(gu)溶熱處(chu)理(li)和冷卻至室溫后,它(ta)們呈現馬氏(shi)體(ti)(ti)狀態(tai)。
自20世(shi)紀40年(nian)代以(yi)來,馬(ma)氏體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)已(yi)經發(fa)展成(cheng)為(wei)完(wan)整的(de)(de)(de)系列。為(wei)保證獲得良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)(he)可焊性(xing)(xing),馬(ma)氏體(ti)沉淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中含碳量(liang)(liang)(liang)要低(di),一(yi)般在(zai)0.1%以(yi)下,鉻含量(liang)(liang)(liang)一(yi)般17%以(yi)上,并加(jia)入適量(liang)(liang)(liang)硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素(su)(鎳(nie)、銅(tong)、鉬(mu)、鈦和(he)(he)鋁(lv)等)進(jin)行強化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua),使其在(zai)固溶退火(huo)處理時(shi)不(bu)(bu)形(xing)成(cheng)鐵素(su)體(ti)和(he)(he)過量(liang)(liang)(liang)殘余奧氏體(ti),不(bu)(bu)降(jiang)低(di)馬(ma)氏體(ti)開始轉(zhuan)變溫度(du),同時(shi)能更好(hao)發(fa)揮沉淀硬(ying)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)強化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)效應,以(yi)彌補強度(du)不(bu)(bu)足,并改善耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)。從改善鋼(gang)(gang)(gang)材(cai)力(li)學性(xing)(xing)能考慮,必須(xu)嚴格(ge)控制化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學成(cheng)分以(yi)減少鋼(gang)(gang)(gang)中鐵素(su)體(ti)和(he)(he)殘余奧氏體(ti)含量(liang)(liang)(liang)。這類鋼(gang)(gang)(gang)具(ju)有良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)和(he)(he)抗氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)(xing),但合金含量(liang)(liang)(liang)高,價格(ge)昂貴,目前應用在(zai)火(huo)箭和(he)(he)導(dao)彈上,作(zuo)為(wei)蒙皮材(cai)料。
2. 沉(chen)淀硬(ying)化(hua)半奧氏體不銹鋼
這些合金稱作半奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)型,是(shi)因為在退火(huo)(固溶處(chu)理)狀態下,它(ta)們基本是(shi)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti),但通(tong)過簡單的(de)(de)熱(re)處(chu)理或(huo)者(zhe)(zhe)(zhe)形變(bian)熱(re)處(chu)理,就不能轉(zhuan)變(bian)為馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。為了制造(zao)這種(zhong)合金,對奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)之(zhi)間(jian)的(de)(de)平衡,必須(xu)保持(chi)非常嚴格的(de)(de)控(kong)制。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(或(huo)者(zhe)(zhe)(zhe))鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)量太(tai)高,奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將(jiang)趨(qu)穩定,而不轉(zhuan)變(bian)成馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)。奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)平衡值太(tai)低,退火(huo)狀態的(de)(de)穩定奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)將(jiang)部分存留,或(huo)者(zhe)(zhe)(zhe)不能產生完全(quan)的(de)(de)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)。
3. 沉淀硬化奧(ao)氏(shi)體不銹鋼
這是一種添加碳、磷、氮、鋁、鈦、鈮、釩(fan)等元素使碳化物(wu)、氮化物(wu)、磷化物(wu)存在奧氏(shi)體基體中(zhong)析(xi)出(chu)進(jin)行強化的鋼種,利(li)用了與耐熱鋼相同(tong)的硬化機制。與奧氏(shi)體的不同(tong)之處在于通(tong)過不同(tong)類(lei)型沉淀相使其(qi)獲得不同(tong)高溫溫度的力學性能。
4. 奧氏體-鐵素體型沉淀硬化不銹(xiu)鋼
這類(lei)鋼(gang)的基體(ti)組織為(wei)(wei)奧(ao)氏體(ti)和鐵(tie)素(su)(su)體(ti)兩相組織,添加(jia)的沉淀(dian)硬化合金元素(su)(su)的特點是(shi)易溶(rong)于奧(ao)氏體(ti)而不易溶(rong)于鐵(tie)素(su)(su)體(ti),在(zai)固(gu)溶(rong)處理(li)時過于溶(rong)于鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong),在(zai)時效處理(li)時從鐵(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong)析出,使(shi)鋼(gang)得(de)到強化,為(wei)(wei)了(le)保證(zheng)這類(lei)鋼(gang)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)的穩定性(xing),較多地加(jia)入了(le)硅、鉬元素(su)(su)。這類(lei)鋼(gang)熱加(jia)工性(xing)不好,多作(zuo)為(wei)(wei)鑄(zhu)件(jian)使(shi)用。