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沉淀硬化不锈钢的分类和特点

来源:博创兴金属(博创兴金属整理发布)   时间:2020-03-24

沉淀硬化不锈钢的热处理,一般是先经固溶处理获得较低的硬度后,再用不太高的加热温度的时效得到强化,所以,大量的加工可以在高温固溶处理后完成,只留很小加工余量的情况下进行时效硬化,避免了为防止马氏体不锈钢高温加热淬火硬化时可能产生的氧化、变形要加大加工留量的做法,而在回火后再加工时,则去掉了热处理有效层的弊病。

铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢有较好的耐腐蚀性,但是,不能通过热处理方法调整机械性能,在应用上受到限制。马氏体不锈钢可以通过热处理方法在较大范围内调整机械性能,满足强度、塑性、韧性的需要,但是,其耐腐蚀性却不够理想。沉淀硬化不锈钢的出现,弥补了这些不锈钢的不足。沉淀硬化不锈钢具有近似于奥氏体不锈钢的耐腐蚀性,又具有类同于马氏体不锈钢可通过热处理方法调整机械性能的特征,从而获得了广泛的应用。

沉淀硬化不锈钢的分类和特点

沉淀硬化不锈钢基本上是按固溶处理工序后所具有的组织形态和硬化机制的不同来分类的。分为马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢、奥氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体-铁素体沉淀硬化不锈钢四个类型。在我国现有标准中列出的0Cr17Ni4Cu4Nb属马氏体沉淀硬化不锈钢,0Cr17Ni7Al属奥氏体沉淀硬化不锈钢。

常用的沉淀硬化不锈钢常冠以“PH”标志(Precpitation Hardening)。如PH17-4(或17-4PH)为0Cr17Ni4Cu4Nb; PH17-7(或17-7PH)为0Cr17Ni7Al。

一、马氏体型沉淀硬化不锈钢

这类钢的马氏体转变点在室温以上,固溶处理后基本上是马氏体组织,在此基础上进行时效硬化处理。热处理方式较简单。有的又称其为单一处理型沉淀硬化不锈钢。0Cr17Ni4Cu4Nb是其典型钢号,含有的主要沉淀硬化元素是铜、铌,有的含铝、钛等,它们在奥氏体中的溶解度较大,而在马氏体中的溶解度小。

这类钢的强化过程是,先加热得到奥氏体组织,其中溶入了较高含量的铜、铌等,冷却后获得过饱合铜、铌的马氏体,得到一定程度的强化,再经时效处理,通过含铜、铌等元素的第二相析出而进一步强化。

马氏体沉淀硬化不锈钢含碳较低,而含有足够量的铬、镍,所以,具有良好的耐腐蚀性。

这类钢可以制成锻件或铸件,热轧成棒料、板材、带材等,但冷变形困难。

二、半奥氏体型沉淀硬化不锈钢

这类钢的马氏体转变点很低,一般在室温以下,固溶处理后的组织基本上是奥氏体,再一次加热到一定温度,使铬等元素从奥氏体中析出,降低奥氏体的稳定性,提高马氏体点至室温以上,冷却后得到基本上是马氏体的组织,材料得到一定的强化。亦可加一次冷处理,使材料得到更大量的马氏体组织,获得较大程度的强化,还可以通过冷加工使材料得到强化,在第一次基本强化的基础上,再经过时效处理,使第二相析出进一步强化。

依据这种钢的强化方式的特点,称其为半奥氏体沉淀硬化不锈钢,又称二重处理沉淀硬化不锈钢。

0Cr17Ni7Al是这类钢的典型钢号,以铝或钼作为沉淀强化元素。

这类钢也具有较好的耐腐蚀性和可加工性,可以制成锻件,铸件或热轧制成板材、带材、丝材。但冷轧制加工较困难。

三、奥氏体型沉淀硬化不锈钢

这类钢的马氏体点远低于室温,固溶处理后得到更稳定的奥氏体组织,基体强度较低,但其含有更大量的铝、铌、磷、钼、锰等可形成沉淀强化相的元素,主要依靠第二相析出使材料得到强化。所以,称为奥氏体型沉淀硬化不锈钢。其强化效果低于马氏体型和半奥氏体型沉淀硬化不锈钢。

因含碳、磷元素较高,其热加工性较差。

这类钢最大的特点是无磁性,故被广泛应用于要求无磁性条件零件的制造。

四、奥氏体-铁素体型沉淀硬化不锈钢

这类钢的基体组织为奥氏体和铁素体两相组织,添加的沉淀硬化合金元素的特点是易溶于奥氏体而不易溶于铁素体,在固溶处理时过溶于铁素体中,在时效处理时从铁素体中析出,使钢得到强化,为了保证这类钢中铁素体的稳定性,较多地加入了硅、钼元素。

这类钢热加工性不好,多作为铸件使用。

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