沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)不銹鋼是一(yi)類含沉(chen)淀(dian)硬(ying)化(hua)元素（Cu、Al、Ti、Nb）的鐵(tie)鉻鎳合金，可(ke)以通過熱處理強(qiang)(qiang)化(hua)，此類鋼具有高強(qiang)(qiang)度、足(zu)夠的韌(ren)性(xing)和適宜的耐蝕性(xing)。主要應用于(yu)宇(yu)航工(gong)業和一(yi)些高技術產業。
沉淀(dian)(dian)硬化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼可區分為(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)、半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)(dian)硬化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼三種(zhong)主要類(lei)型，近年來(lai)又(you)出(chu)現了(le)鐵素體(ti)沉淀(dian)(dian)硬化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼。在馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)沉淀(dian)(dian)不(bu)銹(xiu)鋼中，基于馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)時效鋼的經驗，近年來(lai)出(chu)現了(le)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)時效不(bu)銹(xiu)鋼，與前(qian)者比較，后者碳含量較低，其強化(hua)手段(duan)主要是靠金屬間(jian)化(hua)合物(wu)析出(chu)，且熱處理簡單(dan)。
a. 沉淀硬化不銹鋼的熱(re)處理
沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)不銹鋼(gang)的(de)熱處(chu)理(li)(li)是獲得良好綜合性能(neng)的(de)重要工藝(yi)(yi)手段，沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)不銹鋼(gang)熱處(chu)理(li)(li)工藝(yi)(yi)復雜，只(zhi)有按(an)所規(gui)定溫度(du)、時間，冷卻速度(du)控(kong)制(zhi)參數執行(xing)才能(neng)得到(dao)理(li)(li)想的(de)性能(neng)。各類沉淀(dian)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)不銹鋼(gang)的(de)熱處(chu)理(li)(li)規(gui)范將(jiang)在(zai)后續章(zhang)節予以詳細介紹(shao)。
b. 沉淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)銹鋼(gang)中沉淀(dian)(dian)硬(ying)化(hua)相
在沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼中，經時(shi)(shi)效處理后其(qi)主要(yao)沉淀硬化(hua)相(xiang)(xiang)有面心立方結(jie)構富銅相(xiang)(xiang)-ε相(xiang)(xiang)，具有CsCI結(jie)構的(de)(de)NiAl金屬間(jian)化(hua)合(he)物(wu)、M23C6、X相(xiang)(xiang)、Laves（n）相(xiang)(xiang)、γ＇等，時(shi)(shi)效相(xiang)(xiang)的(de)(de)類(lei)型與存在與否和合(he)金成分(fen)、熱處理條件相(xiang)(xiang)關(guan)，在各類(lei)沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼中已發現的(de)(de)沉淀相(xiang)(xiang)見表5-1。
至(zhi)目前為止，在世(shi)界(jie)范圍內已(yi)有十多個(ge)牌(pai)號(hao)，我國標準(zhun)（GB1220-92）列入三個(ge)牌(pai)號(hao)。
1. 馬(ma)氏體型沉(chen)淀硬化不銹鋼
馬氏(shi)體型沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼，在固溶狀態下(xia)為馬氏(shi)體，隨后通(tong)過簡(jian)單的時效處(chu)理即(ji)可獲得高的強(qiang)度和適宜(yi)韌性的配合(he)。
馬氏體沉淀硬化不銹鋼，如17-4PH的M，恰好室溫以上，因此從適宜的固溶處理溫度，空冷可完全轉變馬氏體，然后在480～620℃單一時效即可達到硬化的目的，對于一些不能完全轉變成馬氏體的鋼種，可增加冷處理工序，然后再時效處理。馬氏體不銹鋼的熱處理工藝見圖5-1。對于不同牌號其固溶溫度和冷卻速度的控制有所區別，如PH13-8Mo。其固溶處理溫度為925℃，為獲得更高的強度，有時需增加冷處理環節。Custom455的固溶處理溫度為830℃。時效處理溫度通常在480～510℃，使用標準時效時間、使之處于完全時效或輕微過時效狀態，可獲得最佳強度和韌性配合。在510℃以上時效，將處于明顯過時效狀態，此時鋼具有較高的塑韌性，因此可根據使用要求進行選擇時效溫度。
2. 半奧氏體(ti)沉淀(dian)硬(ying)化不銹鋼
這類沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成(cheng)分(fen)處(chu)(chu)(chu)于平衡(heng)狀態，M，點低(di)(di)于室(shi)溫(wen)(wen)，因(yin)(yin)此(ci)從固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)冷(leng)至室(shi)溫(wen)(wen)，鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組(zu)織(zhi)主要(yao)是(shi)(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)，具有(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性利于成(cheng)型加(jia)工，但為(wei)了使其轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，必須通(tong)過(guo)(guo)調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)，調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)通(tong)過(guo)(guo)碳和(he)(he)合金元(yuan)素從奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中析(xi)出(chu)提高(gao)(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)M，和(he)(he)M，以便利于馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)。調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)對(dui)這種轉(zhuan)變(bian)(bian)將產生較(jiao)大(da)影響。假如采用(yong)低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)（730～760℃），M，可升至室(shi)溫(wen)(wen)附近，在(zai)冷(leng)卻過(guo)(guo)程中，馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)是(shi)(shi)完全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。如果采用(yong)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)（930～955℃），因(yin)(yin)析(xi)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳較(jiao)少，M，仍(reng)保(bao)持(chi)在(zai)攝氏(shi)零度(du)(du)以下溫(wen)(wen)度(du)(du)，此(ci)時(shi)(shi)鋼(gang)不(bu)能(neng)完全轉(zhuan)變(bian)(bian)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，為(wei)了完全轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，必須施予(yu)冷(leng)處(chu)(chu)(chu)理(li)工序。調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)(wen)度(du)(du)愈高(gao)(gao)(gao)，因(yin)(yin)固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中含碳量高(gao)(gao)(gao)，所轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)較(jiao)低(di)(di)溫(wen)(wen)調(diao)整(zheng)處(chu)(chu)(chu)理(li)所轉(zhuan)變(bian)(bian)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)具有(you)更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。此(ci)外，亦可借助冷(leng)加(jia)工完成(cheng)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)(bian)。這些馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi)隨后在(zai)455～565℃時(shi)(shi)效(xiao)1～3h使之進一步強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)，半奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)典(dian)型熱(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)制(zhi)度(du)(du)見圖5-14。較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)溫(wen)(wen)度(du)(du)，可提高(gao)(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌性，但降低(di)(di)了可能(neng)達到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)(he)達此(ci)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)間(jian)。對(dui)于大(da)多(duo)數(shu)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)480～510℃時(shi)(shi)效(xiao)，使用(yong)標準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)時(shi)(shi)間(jian)，使之處(chu)(chu)(chu)于完全時(shi)(shi)效(xiao)或輕(qing)微(wei)過(guo)(guo)時(shi)(shi)效(xiao)狀態，可獲得最佳(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)和(he)(he)韌性配合。在(zai)510℃以上(shang)溫(wen)(wen)度(du)(du)時(shi)(shi)效(xiao)，處(chu)(chu)(chu)于明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)時(shi)(shi)效(xiao)狀態，僅在(zai)要(yao)求具有(you)較(jiao)高(gao)(gao)(gao)韌性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下使用(yong)。
3. 奧氏體(ti)沉淀硬(ying)化不銹鋼
奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)沉淀硬化(hua)(hua)(hua)不銹鋼的(de)(de)Ms點(dian)低到使其不能轉變成(cheng)馬氏體(ti)(ti)，主要(yao)采(cai)用Mo固(gu)溶(rong)(rong)強(qiang)化(hua)(hua)(hua)和(he)在奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)上析出金屬間化(hua)(hua)(hua)合物(wu)予(yu)以強(qiang)化(hua)(hua)(hua)。與前兩類沉淀硬化(hua)(hua)(hua)不銹鋼不同(tong)，它的(de)(de)熱處理工藝較(jiao)為(wei)簡單(dan)，在適宜(yi)的(de)(de)固(gu)溶(rong)(rong)處理后再施以簡單(dan)的(de)(de)時效(xiao)，即(ji)可達到強(qiang)化(hua)(hua)(hua)目的(de)(de)，同(tong)時保留相當高的(de)(de)塑(su)韌性水(shui)平(ping)。
