沉淀硬化不銹鋼(gang)是(shi)一類(lei)含沉淀硬化元素（Cu、Al、Ti、Nb）的(de)鐵(tie)鉻鎳合金(jin)，可以通過熱處理(li)強化，此類(lei)鋼(gang)具(ju)有高強度、足夠的(de)韌性和(he)適宜的(de)耐蝕(shi)性。主(zhu)要應用于宇航(hang)工業和(he)一些高技術產業。

  沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可區分為(wei)馬氏(shi)體(ti)、半奧氏(shi)體(ti)和奧氏(shi)體(ti)沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)三種(zhong)主要(yao)類型，近年來又出現(xian)了鐵素(su)體(ti)沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。在(zai)馬氏(shi)體(ti)沉淀(dian)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中，基于馬氏(shi)體(ti)時效鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的經驗，近年來出現(xian)了馬氏(shi)體(ti)時效不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，與前者比較，后者碳含(han)量較低，其強化(hua)(hua)(hua)手段主要(yao)是靠金屬間化(hua)(hua)(hua)合物析(xi)出，且(qie)熱處理簡單。

a. 沉(chen)淀(dian)硬化不銹(xiu)鋼的熱處理

  沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼的(de)熱處理是獲得(de)良好綜(zong)合性能的(de)重(zhong)要(yao)工藝手段，沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼熱處理工藝復(fu)雜(za)，只(zhi)有按(an)所規定(ding)溫度、時間，冷卻速(su)度控制參數(shu)執行(xing)才能得(de)到(dao)理想(xiang)的(de)性能。各類沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼的(de)熱處理規范將在后續(xu)章節予以詳細(xi)介紹。

b. 沉淀硬化不銹鋼中沉淀硬化相

  在(zai)沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中，經時效處理(li)后其主(zhu)要沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化相(xiang)(xiang)(xiang)有面心立方結構富(fu)銅相(xiang)(xiang)(xiang)-ε相(xiang)(xiang)(xiang)，具有CsCI結構的NiAl金屬間化合物、M23C6、X相(xiang)(xiang)(xiang)、Laves（n）相(xiang)(xiang)(xiang)、γ＇等，時效相(xiang)(xiang)(xiang)的類型與存在(zai)與否和合金成分、熱(re)處理(li)條件相(xiang)(xiang)(xiang)關，在(zai)各(ge)類沉(chen)淀(dian)硬(ying)(ying)化不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中已(yi)發現的沉(chen)淀(dian)相(xiang)(xiang)(xiang)見表5-1。

  至目(mu)前為(wei)止(zhi)，在世(shi)界范圍內已有十(shi)多個牌號(hao)，我國(guo)標(biao)準（GB1220-92）列入(ru)三(san)個牌號(hao)。

1. 馬氏體(ti)型沉淀硬(ying)化不(bu)銹鋼

  馬(ma)氏(shi)體型沉淀硬化不銹鋼，在固(gu)溶狀態下(xia)為馬(ma)氏(shi)體，隨(sui)后通過(guo)簡單的(de)時效處理即可獲得高的(de)強度和適宜韌(ren)性(xing)的(de)配(pei)合。

  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(shi)體(ti)沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼

  這(zhe)類沉淀硬化(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成(cheng)(cheng)分處(chu)于(yu)(yu)平衡狀(zhuang)態，M，點低(di)于(yu)(yu)室溫(wen)，因此(ci)從固溶(rong)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)度(du)(du)冷(leng)至室溫(wen)，鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組織(zhi)主要是(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)，具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)利于(yu)(yu)成(cheng)(cheng)型(xing)加工，但(dan)為了使(shi)其轉(zhuan)變(bian)成(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，必須通過調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)，調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)通過碳(tan)和(he)(he)(he)合(he)(he)金元素從奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中析出(chu)提(ti)高(gao)(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)M，和(he)(he)(he)M，以(yi)便利于(yu)(yu)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)。調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)度(du)(du)對(dui)這(zhe)種轉(zhuan)變(bian)將產生較(jiao)大影響。假如(ru)采用(yong)(yong)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)度(du)(du)（730～760℃），M，可(ke)升(sheng)至室溫(wen)附近，在(zai)冷(leng)卻(que)過程中，馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)是(shi)(shi)完(wan)(wan)全的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。如(ru)果采用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)度(du)(du)（930～955℃），因析出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)較(jiao)少，M，仍(reng)保持在(zai)攝氏(shi)零(ling)度(du)(du)以(yi)下(xia)溫(wen)度(du)(du)，此(ci)時(shi)(shi)鋼(gang)不(bu)(bu)能(neng)完(wan)(wan)全轉(zhuan)變(bian)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，為了完(wan)(wan)全轉(zhuan)變(bian)成(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)，必須施予冷(leng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)工序。調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)溫(wen)度(du)(du)愈高(gao)(gao)(gao)，因固溶(rong)體(ti)(ti)(ti)中含(han)碳(tan)量高(gao)(gao)(gao)，所(suo)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)較(jiao)低(di)溫(wen)調整(zheng)處(chu)理(li)(li)(li)(li)所(suo)轉(zhuan)變(bian)成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)具有更高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)。此(ci)外，亦可(ke)借助冷(leng)加工完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉(zhuan)變(bian)。這(zhe)些馬(ma)(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織(zhi)隨后(hou)在(zai)455～565℃時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)1～3h使(shi)之(zhi)(zhi)進一步強化(hua)(hua)，半奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)沉淀硬化(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)典型(xing)熱(re)處(chu)理(li)(li)(li)(li)制度(du)(du)見圖5-14。較(jiao)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫(wen)度(du)(du)，可(ke)提(ti)高(gao)(gao)(gao)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)韌(ren)性(xing)，但(dan)降低(di)了可(ke)能(neng)達到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)和(he)(he)(he)達此(ci)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(shi)間(jian)。對(dui)于(yu)(yu)大多(duo)數(shu)沉淀硬化(hua)(hua)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)480～510℃時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)，使(shi)用(yong)(yong)標準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(shi)間(jian)，使(shi)之(zhi)(zhi)處(chu)于(yu)(yu)完(wan)(wan)全時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)或(huo)輕微(wei)過時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)狀(zhuang)態，可(ke)獲(huo)得(de)最佳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強度(du)(du)和(he)(he)(he)韌(ren)性(xing)配合(he)(he)。在(zai)510℃以(yi)上(shang)溫(wen)度(du)(du)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)，處(chu)于(yu)(yu)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)狀(zhuang)態，僅在(zai)要求(qiu)具有較(jiao)高(gao)(gao)(gao)韌(ren)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)使(shi)用(yong)(yong)。

3. 奧(ao)氏(shi)體沉淀硬化不銹(xiu)鋼(gang)

  奧氏(shi)體沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)不(bu)銹鋼的(de)Ms點低(di)到(dao)使其不(bu)能轉變成馬氏(shi)體，主要采用Mo固(gu)溶強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)和在奧氏(shi)體基(ji)體上析(xi)出金屬間化(hua)(hua)(hua)合(he)物予以(yi)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)。與前兩類沉淀(dian)硬化(hua)(hua)(hua)不(bu)銹鋼不(bu)同(tong)，它(ta)的(de)熱(re)處理工(gong)藝較為簡單，在適宜的(de)固(gu)溶處理后(hou)再施以(yi)簡單的(de)時效，即可達到(dao)強(qiang)(qiang)化(hua)(hua)(hua)目的(de)，同(tong)時保留相當高(gao)的(de)塑(su)韌性(xing)水平。