沉淀硬化不锈钢是一类含沉淀硬化元素(Cu、Al、Ti、Nb)的铁铬镍合金,可以通过热处理强化,此类钢具有高强度、足够的韧性和适宜的耐蚀性。主要应用于宇航工业和一些高技术产业。 沉淀硬化不锈钢可区分为马氏体、半奥氏体和奥氏体沉淀硬化不锈钢三种主要类型,近年来又出现了铁素体沉淀硬化不锈钢。在马氏体沉淀不锈钢中,基于马氏体时效钢的经验,近年来出现了马氏体时效不锈钢,与前者比较,后者碳含量较低,其强化手段主要是靠金属间化合物析出,且热处理简单。
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢是在(0Cr17Ni4Cu4Nb)17-4PH不锈钢基础上发展的马氏体沉淀硬化不锈钢。钢中的铜、铬含量较后者调低,镍含量稍许提高。此钢除具有高强度外,其突出优点是具有高的横向韧性及良好的可锻性能。0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的耐蚀性相当于(0Cr17Ni4Cu4Nb)17-4PH不锈钢。此钢主要应用于要求具有高强度、良好韧性、又要求具有优良耐蚀性的服役环境,如高强度锻件、高压系统阀门部件、飞机部件等。
一、化学成分
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的化学成分见表5-20。
二、室温力学性能
技术标准中所规定的室温力学性能见表5-21。一些实测数据见表5-22至表5-25。温度对其冲击性能的影响见表5-26。
三、疲劳和断裂韧性
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的疲劳裂纹扩展速率见图5-5。钢的断裂韧性和在室温NaCl溶液中应力腐蚀门槛值分别见表5-27和表5-28。
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的固溶处理为1040℃奥氏体化,空冷。
四、高温力学性能
不同热处理状态的0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的高温瞬时拉伸性能见表5-29。
五、耐蚀性
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的耐蚀性优于1Cr13和1Cr17Ni2,与0Cr17Ni4Cu4Nb相当,在H900状态钢的耐蚀性最佳,在A状态或在≥523℃时效状态,此钢具有良好的耐海洋大气的应力腐蚀性能。在饱和H2S中的应力腐蚀行为见图5-9。
六、工艺性能
a. 热加工
0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的热加工温度范围为1000~1205℃,适宜的热加工温度为1175~1205℃。此钢不含铁素体,可以顶锻镦粗和展平锻造。锻后应快冷到30℃以下。
b. 热处理
0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的热处理规范见表5-30。
此钢可在565℃进行气体氮化,提高其抗咬死性能和耐磨性能,但对耐蚀性不利。
c. 焊接
0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢可以成功进行焊接,可采用惰性气体保护焊和电阻焊,不宜采用氧炔焊。要求与母材等强度应采用W17-4PH焊条,如无此要求亦可采用308型电焊条。
七、物理性能
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的物理性能见表5-31。
八、应用
05Cr15Ni5Cu4Nb、0Cr15Ni5Cu3Nb、15-5PH 不锈钢的典型应用是高韧性高强度飞机部件,阀门部件等。