?
沉淀硬化不銹鋼(precipitation hardening stainless steel)
在不銹(xiu)鋼化學成分的(de)(de)基礎上添(tian)加不同類(lei)型、數(shu)(shu)量的(de)(de)強(qiang)化元素，通過(guo)沉淀硬化過(guo)程析出不同類(lei)型和數(shu)(shu)量的(de)(de)碳化物(wu)、氮化物(wu)、碳氮化物(wu)和金屬間化合物(wu)，既提高鋼的(de)(de)強(qiang)度又保持足夠的(de)(de)韌性(xing)的(de)(de)一類(lei)高強(qiang)度不銹(xiu)鋼，簡稱(cheng)PH鋼。
根據鋼的組(zu)織可分為(wei)3類：(1)馬氏體(ti)沉淀硬化不銹(xiu)鋼，以中國(guo)0Cr17Ni7TiAl和0Cr17Ni4Cu4Nb為(wei)代(dai)表(biao)。(2)半(ban)奧氏體(ti)沉淀硬化不銹(xiu)鋼，以0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al為(wei)代(dai)表(biao)。(3)奧氏體(ti)沉淀硬化不銹(xiu)鋼，它實(shi)際上為(wei)鐵基高溫(wen)合金，以0Cr15Ni20Ti2MoVB、1Cr17Ni10P為(wei)代(dai)表(biao)。
設計要點(dian) (1)馬氏體(ti)沉淀硬化不銹鋼。鋼中(zhong)碳含(han)量(liang)(liang)一(yi)般≤0.1%，但≥0.05%，目的(de)(de)(de)(de)是(shi)既有好的(de)(de)(de)(de)焊接性(xing)(xing)、耐蝕性(xing)(xing)，又具有較好的(de)(de)(de)(de)強韌性(xing)(xing)；鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)一(yi)般在(zai)16%～17%以保(bao)證足夠的(de)(de)(de)(de)不銹性(xing)(xing)和耐蝕性(xing)(xing)；合適的(de)(de)(de)(de)鎳、鉻(ge)當量(liang)(liang)，以便鋼中(zhong)δ-鐵素(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)處于**水平(一(yi)般≤5%)，以免損(sun)害橫向性(xing)(xing)能和降(jiang)低鋼的(de)(de)(de)(de)強度。各種(zhong)合金(jin)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)形成效(xiao)果如下：
0.1%N 0.1%C 1%Ni 1%Co 1%Cu
-20 -18 -10 -6 -3
1%Mn 1%w 1%Si 1%Mo 1%Cr
-1 +8 +8 +11 +15
1%V 1%Al
+19 +38
元素的配比應使馬氏體相(xiang)變開(kai)始溫(wen)度(Ms點(dian))在(zai)150℃以(yi)上馬氏體相(xiang)變基本完(wan)成溫(wen)度，(Mf點(dian))在(zai)50℃以(yi)上，下述(shu)經(jing)驗公式可作計算Ms點(dian)時的參(can)考：
Ms={75(14.6-%Cr)+110(8.9-%Ni)+3000
[0.068-%(C+N)]+60(1.33+%Mn+50
(0.17-%Si)}，℃
添加適量沉淀硬化元(yuan)素如銅和鈦(tai)等(deng)以便形成ε富銅相(xiang)和NiTi相(xiang)等(deng)進行(xing)強化。
(2)半奧氏體沉淀硬化不(bu)銹鋼。碳含量(liang)一般在(zai)0.1%左右，為(wei)改進(jin)鑄(zhu)造(zao)性能鑄(zhu)造(zao)鋼的碳含量(liang)大(da)于0.1%；他點(dian)的控制是本(ben)鋼設計的關鍵(jian)，這類鋼在(zai)固(gu)溶處(chu)理后為(wei)奧氏體組織，在(zai)此狀態下(xia)進(jin)行加工(gong)、成
形、焊接。在(zai)(zai)調整處理(碳化(hua)物析(xi)出過程)后馬氏(shi)體(ti)(ti)點(dian)升(sheng)高，降(jiang)到(dao)室溫(wen)后為(wei)馬氏(shi)體(ti)(ti)組織或再通過簡單的(de)低溫(wen)處理(-72℃)后轉變(bian)成馬氏(shi)體(ti)(ti)(即(ji)馬氏(shi)體(ti)(ti)點(dian)在(zai)(zai)-72℃以(yi)上)；鉻(ge)(ge)含(han)(han)(han)量一般在(zai)(zai)14%以(yi)上，以(yi)保(bao)證良好(hao)的(de)不(bu)銹性(xing)和耐蝕性(xing)；選(xuan)擇合適(shi)的(de)鉻(ge)(ge)、鎳當(dang)量配比以(yi)降(jiang)低鋼中δ-鐵素體(ti)(ti)的(de)含(han)(han)(han)量；鋼中含(han)(han)(han)有適(shi)量沉(chen)淀硬(ying)化(hua)元素。如(ru)鉬(mu)、鈦、鋁(lv)、鈮、銅等(deng)。有時鋼中含(han)(han)(han)鈷，這一方面可以(yi)促進鉬(mu)的(de)強化(hua)作(zuo)用，同時又不(bu)影響Ms點(dian)。
圖1 0Cr17Ni7TiAl鋼的熱處(chu)理工藝
圖(tu)2 0Cr17Ni4Cu4Nb鋼(gang)的熱處理工藝
(3)奧(ao)氏體沉淀硬化不銹鋼。選擇合適的鉻、鎳當(dang)量配比，使其(qi)形成(cheng)非常穩定的奧(ao)氏體組織；為了(le)彌補奧(ao)
圖3半奧氏體沉淀(dian)硬化(hua)不銹鋼熱(re)處理工(gong)藝
氏體強度的不足，通過加入鋁(lv)、鈦以形(xing)成(cheng)Ni3Al、Ni3Ti，或加入磷形(xing)成(cheng)M23(C+P)6而進行(xing)強化。
熱處(chu)理工(gong)藝 (1)馬氏(shi)體沉淀(dian)硬化不銹鋼(gang)。以OCrl7NiTiAl(Stainless W)和OCrl7Ni4Cu4Nb為例，其熱處(chu)理工(gong)藝如圖(tu)(tu)1和圖(tu)(tu)2所示(shi)。
(2)半(ban)奧氏(shi)體沉(chen)淀硬(ying)化不(bu)銹鋼。以0Cr15Ni7Mo2Al為例，其(qi)熱處理(li)工藝如圖3所示。
(3)奧氏體(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼。以0Cr15Ni25Ti2MoAlVB為例(li)其熱處理工藝
如圖4所示。
圖4 oCr15Ni25Ti2MoAlVB鋼的熱處理工藝
該鋼(gang)(gang)為馬氏體(ti)沉(chen)淀硬(ying)化不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，Ms點(dian)約150℃，Mf點(dian)在(zai)30℃以(yi)下。馬氏體(ti)轉變(bian)完(wan)全與否受成分(fen)和冷(leng)卻方(fang)式影響。鋼(gang)(gang)中銅以(yi)極(ji)細小而分(fen)散(san)的ε相彌(mi)散(san)分(fen)布在(zai)基體(ti)上(shang)從而提高強度。H900處理時σb=1310MPa，σ0.2=1170MPa，δ5=10%，ψ=40%。該鋼(gang)(gang)具有良好的耐(nai)腐(fu)蝕(shi)性(xing)，耐(nai)蝕(shi)性(xing)優于一般馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，與一般奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)相近。它具有良好的切(qie)削性(xing)能，不(bu)需預熱(re)就可以(yi)焊(han)(han)接并且焊(han)(han)后可不(bu)進行局部退火。它主(zhu)要用于制造耐(nai)蝕(shi)和高強度部件(jian)如噴氣發動機(ji)壓氣機(ji)機(ji)匣及(ji)大型汽(qi)輪機(ji)末級(ji)葉片(pian)。
這個牌號為半奧(ao)氏體(ti)(ti)沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼(gang)。它是(shi)在(zai)0Cr17Ni7這一不(bu)穩定的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)鋼(gang)中添加鋁，再經過馬(ma)氏體(ti)(ti)轉變(bian)和析(xi)出NiAl化(hua)合(he)物而(er)硬化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種。在(zai)RH950處(chu)理(li)后(hou)，σb=1580MPa，σ0.2=1470MPa，δ5=6%。該(gai)鋼(gang)在(zai)氧化(hua)性(xing)(xing)酸中耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)良好，而(er)在(zai)像(xiang)硫(liu)酸、鹽酸等非氧化(hua)性(xing)(xing)酸中耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)差。經A或A1750處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)酸性(xing)(xing)**。而(er)用(yong)TH、RH、CH處(chu)理(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)酸性(xing)(xing)變(bian)差。該(gai)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)可采用(yong)與(yu)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工藝。若(ruo)采用(yong)與(yu)母材成分相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)接(jie)，則焊(han)(han)縫(feng)中將出現(xian)大量的(de)(de)(de)(de)(de)δ鐵素體(ti)(ti)，造(zao)(zao)成焊(han)(han)縫(feng)韌性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)下(xia)降，因而(er)焊(han)(han)條(tiao)中可適當的(de)(de)(de)(de)(de)降鉻或增鎳。焊(han)(han)接(jie)時應(ying)采用(yong)惰性(xing)(xing)氣體(ti)(ti)保護(hu)以防焊(han)(han)條(tiao)中鋁的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)。為獲得(de)良好的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)效(xiao)率(lv)，固溶(rong)退火后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)件，**先進行固溶(rong)處(chu)理(li)，然后(hou)再進行調整和時效(xiao)處(chu)理(li)。該(gai)類鋼(gang)主要用(yong)于制造(zao)(zao)飛機外(wai)殼、結構件、導彈的(de)(de)(de)(de)(de)壓力容(rong)器和構件，噴氣發動機零(ling)件、彈簧(huang)、隔膜、波(bo)紋(wen)管(guan)、天線、緊固件、測量儀表等。
。該鋼(gang)(gang)為奧氏體沉淀(dian)硬(ying)化(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，亦即(ji)鐵鎳基高(gao)(gao)溫(wen)(wen)合金。鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)僅在(zai)固溶(rong)態(tai)(tai)，而(er)且在(zai)時(shi)效態(tai)(tai)均(jun)為穩定的(de)奧氏體組織(zhi)。-般由(you)鋼(gang)(gang)中(zhong)形成(cheng)金屬間化(hua)合物來達(da)到(dao)提高(gao)(gao)強(qiang)(qiang)度和改善高(gao)(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能。在(zai)時(shi)效態(tai)(tai)σb=1035MPa，σ0.2=690MPa，δ=25%，ψ=40%。該鋼(gang)(gang)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度好，使用(yong)溫(wen)(wen)度可達(da)600～700℃。650℃以下的(de)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)屈(qu)服強(qiang)(qiang)度與室溫(wen)(wen)差(cha)不(bu)(bu)多(duo)。低溫(wen)(wen)韌性(xing)良好，但(dan)存在(zai)室溫(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度低，焊接性(xing)能差(cha)等缺點。
