沉淀硬化指金屬在過飽和固溶體中溶質(zhì)原子偏聚區(qū)和(或)由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導(dǎo)致硬化的一種熱處理工藝。
沉淀硬化不銹鋼是鐵-鉻-鎳合金,為了發(fā)展高強度和高韌性,通過加入al、ti、nb、v、n,在時效熱處理過程中形成沉淀相。沉淀硬化不銹鋼的基體組織可以是馬氏體或者是奧氏體,取決于成分和處理過程。時效硬化馬氏體不銹鋼兼有良好的抗腐蝕性能和熱處理簡單的特點。使用zui廣泛的時效硬化馬氏體不銹鋼是17-4ph。時效硬化馬氏體不銹鋼對氯化物應(yīng)力腐蝕開裂敏感。敏感性在某種程度上取決于鋼的牌號和時效溫度。
按其組織形態(tài)可分為三類:沉淀硬化半奧氏體型、沉淀硬化奧氏體型不銹鋼和沉淀硬化馬氏體型。列入我國國家標準鋼板牌號的有0cr17ni7a、0cr17ni4cu4nb和0cr15ni7m02al三種,是屬于沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼。該鋼的組織特點是在固溶或退火狀態(tài)時具有奧氏體加體積分數(shù)為5%~20%的鐵素體組織。這種鋼經(jīng)過系列的熱處理或機械變形處理后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,再通過時效析出硬化達到所需要的高強度。這種鋼有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中,得到應(yīng)用。
沉淀硬化型不銹鋼是20世紀40年代為適應(yīng)航空、航天工業(yè)迅速發(fā)展的需要而開發(fā)的鋼種,其化學(xué)成分一般不超過18-8型鋼種中cr、/sell_list/keyword-%e6%b2%89%e6%b7%80%e7%a1%ac%e5%8c%96%e5%9e%8b%e9%92%a2,析出金屬間化合物和某些少量碳化物以產(chǎn)生沉淀硬化。
20世紀60年代我國開始生產(chǎn)沉淀硬化型不銹鋼,至今已有50年了,但在gb/t1220-1992標準中也只有3種。近十幾年來,由于精密耐蝕設(shè)備和精密耐蝕模具的需要,沉淀硬化型不銹鋼的產(chǎn)量和品種數(shù)量也有較大發(fā)展。一方//淀硬化型不銹鋼有較高的強度和耐耐蝕性;另一方面,沉淀硬化型不銹鋼固溶處理后,鋼材硬度較低,便于切削加工成形和冷變形成形。而且之后通過低溫時效產(chǎn)生的沉淀硬化可以提高零件的硬度,減少精密零件的熱處理變形,因此在精密、高強度、耐腐蝕的模具和機械零件上得到廣泛應(yīng)用。
目前,沉淀硬化型不銹鋼已由舊標準的3種發(fā)展到新標準的10種(gb/t20878-2007)。而且為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展需要,科技工作者已經(jīng)和正在研發(fā)新的沉淀硬化型不銹鋼。
在納入新報標準的沉淀硬化型不銹鋼中尚無馬氏體時效不銹鋼。馬氏體時效不銹鋼含量很低(ω(c)<0.03%),具有優(yōu)良的塑性、韌性和冷加工成形性(冷變形量可達80%),通過時效處理析出金屬間化合物可達到高強度。馬氏體時效不銹鋼因具有優(yōu)良的力學(xué)性能和工藝性能(包括焊接性),并兼有一定的耐蝕性,已成為析出硬化型不銹鋼的主要發(fā)展方向。目前,已研制成功并已應(yīng)用的馬氏體時效不銹鋼有022cr16ni6mocunb和022cr14ni6mo2ninb等,相信不久的將來,一定會成為新一代高強度不銹鋼。