高彈性
沉淀硬化型不銹鋼
1、沉淀硬化
? 沉(chen)淀硬(ying)化(hua)（析出強化(hua)）：指(zhi)金(jin)屬在過飽和(he)固溶(rong)體中溶(rong)質(zhi)(zhi)原子偏聚區(qu)和(he)（或(huo)）由之(zhi)脫(tuo)溶(rong)出微粒彌散分布于基體中而(er)導(dao)致硬(ying)化(hua)的一(yi)種熱處理(li)工(gong)藝(yi)。如奧氏(shi)體沉(chen)淀不銹鋼(gang)在固溶(rong)處理(li)后(hou)或(huo)經冷加工(gong)后(hou)，在400～500℃或(huo)700～800℃進行沉(chen)淀硬(ying)化(hua)處理(li)，可獲得很(hen)高的強度(du)。 即某些(xie)合(he)金(jin)的過飽和(he)固溶(rong)體在室溫下放(fang)置或(huo)者將它(ta)加熱到(dao)一(yi)定(ding)溫度(du)，溶(rong)質(zhi)(zhi)原子會在固溶(rong)點(dian)陣的一(yi)定(ding)區(qu)域內聚集或(huo)組(zu)成(cheng)第(di)二(er)相，從而(er)導(dao)致合(he)金(jin)的硬(ying)度(du)升高的現象。
2、沉淀(dian)硬化型不銹鋼
? 沉淀硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)是(shi)鐵-鉻(ge)-鎳合金，為了發展(zhan)高強度和(he)(he)高韌性(xing)，通過(guo)加入AL、Ti、Nb、V、N，在(zai)時效(xiao)(xiao)(xiao)熱(re)(re)處理過(guo)程中形成(cheng)沉淀相。沉淀硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基體組織可以是(shi)馬(ma)(ma)氏(shi)體或者(zhe)是(shi)奧氏(shi)體，取決(jue)于成(cheng)分(fen)和(he)(he)處理過(guo)程。時效(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)兼有良(liang)好的(de)(de)(de)抗腐(fu)蝕性(xing)能和(he)(he)熱(re)(re)處理簡(jian)單的(de)(de)(de)特(te)點。使用＊廣(guang)泛的(de)(de)(de)時效(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)是(shi)17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）。時效(xiao)(xiao)(xiao)硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)對氯化(hua)(hua)(hua)物應力腐(fu)蝕開裂敏感。敏感性(xing)在(zai)某種程度上(shang)取決(jue)于鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)牌號和(he)(he)時效(xiao)(xiao)(xiao)溫度。
? 按(an)其組織(zhi)形態可(ke)分為(wei)三(san)類：沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)半奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型、沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)和(he)(he)沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型。列入我國國家標準鋼(gang)(gang)板(ban)牌(pai)號的(de)(de)(de)有(you)0Cr17Ni7A和(he)(he)0Cr15Ni7M02Al兩種，是屬于沉淀(dian)硬(ying)化(hua)(hua)半奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)型不(bu)銹鋼(gang)(gang)。該鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)組織(zhi)特(te)點是在固溶或退火狀態時具有(you)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)加體(ti)(ti)積分數為(wei)5%~20%的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)組織(zhi)。這種鋼(gang)(gang)經過系列的(de)(de)(de)熱處理或機(ji)械變形處理后奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)轉(zhuan)變為(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)，再通過時效析出硬(ying)化(hua)(hua)達到所(suo)需要的(de)(de)(de)高強(qiang)度(du)。這種鋼(gang)(gang)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)成形性能和(he)(he)良好的(de)(de)(de)焊接(jie)性，可(ke)作為(wei)超高強(qiang)度(du)的(de)(de)(de)材料在核工業(ye)、航空和(he)(he)航天(tian)工業(ye)中得到應用。
一、簡介
? 沉(chen)淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(precipitation hardening stainless steel)在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)化學(xue)成分的基礎(chu)上添加不同類(lei)型(xing)、數(shu)量(liang)的強(qiang)(qiang)化元(yuan)素(su)，通過(guo)沉(chen)淀硬化過(guo)程(cheng)析出不同類(lei)型(xing)和數(shu)量(liang)的碳化物、氮化物、碳氮化物和金屬間化合物，既提高鋼(gang)(gang)的強(qiang)(qiang)度(du)又保持足(zu)夠的韌(ren)性的一類(lei)高強(qiang)(qiang)度(du)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，簡稱PH鋼(gang)(gang)。
二、分類
? 根據鋼(gang)的組織可分為(wei)(wei)3類(lei)：(1)馬氏體(ti)沉淀硬(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，以中國0Cr17Ni7TiAl和(he)0Cr17Ni4Cu4Nb為(wei)(wei)代表。(2)半奧氏體(ti)沉淀硬(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，以0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al為(wei)(wei)代表。(3)奧氏體(ti)沉淀硬(ying)化不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，它(ta)實際上為(wei)(wei)鐵基高溫合金，以0Cr15Ni20Ti2MoVB、
1Cr17Ni10P為代表(biao)。
設計要點?
（1）馬氏體沉淀(dian)硬化(hua)不銹鋼
? 鋼中碳含量一(yi)(yi)般≤0.1%，但≥0.05%，目的是(shi)既有(you)好的焊接性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)，又具(ju)有(you)較好的強韌(ren)性(xing)；鉻含量一(yi)(yi)般在16%～17%以(yi)保證足夠的不銹性(xing)和耐(nai)蝕性(xing)；合(he)適(shi)的鎳、鉻當量，以(yi)便鋼中δ-鐵(tie)素(su)體的含量處于(yu)**水平(ping)(一(yi)(yi)般≤5%)，以(yi)免損(sun)害橫(heng)向性(xing)能(neng)和降低(di)鋼的強度。各種(zhong)合(he)金元(yuan)素(su)的鐵(tie)素(su)體形成效果如下：
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(su)的配(pei)比應使馬氏體相變開始溫度(Ms點(dian))在150℃以上馬氏體相變基本完成溫度，(Mf點(dian))在50℃以上，下述經驗公式可作計算Ms點(dian)時(shi)的參考(kao)：
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(chen)淀硬化(hua)(hua)元素如銅和鈦等以便形成(cheng)ε富銅相(xiang)和NiTi相(xiang)等進行強化(hua)(hua)。
(2)半(ban)奧氏(shi)體沉淀(dian)硬化不銹鋼
? 碳(tan)含(han)(han)量一(yi)般(ban)在0.1%左右，為(wei)改進(jin)鑄造性能鑄造鋼(gang)的(de)(de)碳(tan)含(han)(han)量大于0.1%；他(ta)點(dian)的(de)(de)控制是(shi)本鋼(gang)設計(ji)的(de)(de)關鍵，這(zhe)(zhe)類鋼(gang)在固(gu)溶處(chu)理(li)后為(wei)奧氏(shi)(shi)(shi)體組織，在此(ci)狀態下進(jin)行加(jia)工、成形、焊(han)接。在調整處(chu)理(li)(碳(tan)化(hua)物析(xi)出過程(cheng))后馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體點(dian)升高，降(jiang)到室溫(wen)(wen)后為(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體組織或再通過簡單的(de)(de)低溫(wen)(wen)處(chu)理(li)(-72℃)后轉變成馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體(即馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)體點(dian)在-72℃以(yi)上(shang))；鉻(ge)(ge)含(han)(han)量一(yi)般(ban)在14%以(yi)上(shang)，以(yi)保證良(liang)好的(de)(de)不(bu)銹性和耐(nai)蝕性；選(xuan)擇合適的(de)(de)鉻(ge)(ge)、鎳當量配比以(yi)降(jiang)低鋼(gang)中δ-鐵素體的(de)(de)含(han)(han)量；鋼(gang)中含(han)(han)有(you)適量沉淀硬(ying)化(hua)元素。如鉬(mu)、鈦(tai)、鋁、鈮、銅(tong)等(deng)。有(you)時鋼(gang)中含(han)(han)鈷，這(zhe)(zhe)一(yi)方(fang)面可以(yi)促進(jin)鉬(mu)的(de)(de)強化(hua)作用(yong)，同時又不(bu)影響Ms點(dian)。
(3)奧氏體(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)
? 選擇合適的鉻、鎳當量配(pei)比，使(shi)其形(xing)(xing)成(cheng)非常穩定的奧(ao)(ao)氏體組織；為了彌補奧(ao)(ao)氏體強度(du)的不足，通過加入鋁、鈦以形(xing)(xing)成(cheng)Ni3Al、Ni3Ti，或(huo)加入磷形(xing)(xing)成(cheng)M23(C+P)6而進(jin)行強化。
三、典型牌號
0Cr17Ni4Cu4Nb鋼
? 該鋼(gang)為馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉淀硬化不(bu)銹鋼(gang)，Ms點約150℃，Mf點在(zai)30℃以下。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉變(bian)完(wan)全與否受成分(fen)和冷卻方式影響。鋼(gang)中銅以極細(xi)小而分(fen)散(san)的ε相彌(mi)散(san)分(fen)布在(zai)基體(ti)(ti)(ti)上從而提(ti)高強(qiang)度。H900處理時σb=1310MPa，σ0.2=1170MPa，δ5=10%，ψ=40%。該鋼(gang)具有良(liang)(liang)好(hao)的耐腐蝕性，耐蝕性優于(yu)一(yi)般馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)，與一(yi)般奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)相近。它具有良(liang)(liang)好(hao)的切削性能(neng)，不(bu)需預熱就可(ke)以焊(han)接(jie)并且焊(han)后可(ke)不(bu)進(jin)行局(ju)部退(tui)火。它主要用于(yu)制造耐蝕和高強(qiang)度部件如噴氣(qi)發動機壓氣(qi)機機匣及大型汽輪機末級(ji)葉片。
0Cr17Ni7Al鋼
? 這個(ge)牌(pai)號為半奧(ao)氏(shi)(shi)體沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)。它是在0Cr17Ni7這一不穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)體鋼(gang)中(zhong)添加(jia)鋁(lv)，再經(jing)過馬氏(shi)(shi)體轉變和析出(chu)NiAl化(hua)合物而(er)硬化(hua)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種。在RH950處理(li)后(hou)(hou)，σb=1580MPa，σ0.2=1470MPa，δ5=6%。該(gai)鋼(gang)在氧化(hua)性(xing)(xing)酸(suan)中(zhong)耐(nai)蝕性(xing)(xing)良好(hao)，而(er)在像硫酸(suan)、鹽酸(suan)等(deng)非氧化(hua)性(xing)(xing)酸(suan)中(zhong)耐(nai)蝕性(xing)(xing)差。經(jing)A或A1750處理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing)**。而(er)用TH、RH、CH處理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)酸(suan)性(xing)(xing)變差。該(gai)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)可采(cai)用與奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)工藝。若采(cai)用與母材成(cheng)分相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)條(tiao)焊(han)(han)接(jie)，則焊(han)(han)縫(feng)中(zhong)將出(chu)現大量的(de)(de)(de)(de)δ鐵(tie)素體，造成(cheng)焊(han)(han)縫(feng)韌性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)下降，因而(er)焊(han)(han)條(tiao)中(zhong)可適當的(de)(de)(de)(de)降鉻或增鎳。焊(han)(han)接(jie)時應采(cai)用惰性(xing)(xing)氣體保護以防焊(han)(han)條(tiao)中(zhong)鋁(lv)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)。為獲(huo)得良好(hao)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)接(jie)效率，固溶退火后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)焊(han)(han)件(jian)(jian)，**先進(jin)(jin)行(xing)(xing)固溶處理(li)，然后(hou)(hou)再進(jin)(jin)行(xing)(xing)調整和時效處理(li)。該(gai)類鋼(gang)主(zhu)要用于制造飛機(ji)外(wai)殼、結(jie)構件(jian)(jian)、導彈的(de)(de)(de)(de)壓(ya)力容(rong)器和構件(jian)(jian)，噴氣發(fa)動機(ji)零件(jian)(jian)、彈簧、隔(ge)膜、波紋管、天線、緊(jin)固件(jian)(jian)、測(ce)量儀表等(deng)。
0Cr15Ni25Ti2MoVB鋼
? 該鋼(gang)(gang)為奧氏(shi)體沉淀硬化(hua)不銹鋼(gang)(gang)，亦即鐵鎳基高(gao)溫(wen)(wen)合(he)金。鋼(gang)(gang)不僅在(zai)固溶(rong)態，而且在(zai)時效態均為穩定(ding)的奧氏(shi)體組織。-般由鋼(gang)(gang)中形成金屬間化(hua)合(he)物來達到(dao)提高(gao)強(qiang)(qiang)度(du)和改(gai)善高(gao)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)。在(zai)時效態σb=1035MPa，σ0.2=690MPa，δ=25%，ψ=40%。該鋼(gang)(gang)高(gao)溫(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度(du)好(hao)，使用(yong)溫(wen)(wen)度(du)可達600～700℃。650℃以下的高(gao)溫(wen)(wen)屈服強(qiang)(qiang)度(du)與室溫(wen)(wen)差不多。低溫(wen)(wen)韌性(xing)良好(hao)，但存在(zai)室溫(wen)(wen)強(qiang)(qiang)度(du)低，焊(han)接性(xing)能(neng)差等缺點。
