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。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢,该钢易于调整强度级别,它的强度可通过变动热处理工艺予以调整。马氏体相变和时效处理形成沉淀硬化相是其主要强化手段。由于 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的低碳、高铬且含铜,故其耐蚀性较Cr13型及9Cr18不锈钢、1Cr17Ni2马氏体钢为好。此外,该钢衰减性能好,抗腐蚀疲劳及抗水滴冲蚀能力优于12%Cr马氏体钢,焊接工艺简便,易于加工制造,但较难进行深度冷成型。0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢主要应用于既要求具有不锈性又要求耐弱酸、碱、盐腐蚀的高强度部件。如汽轮机末级动叶片以及在腐蚀环境下,工作温度低于300℃的结构件。
一、化学成分
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的化学成分列于表5-2,在不同标准中,化学成分有所差别,与美国标准比较,磷低于美国标准水平。
二、室温力学性能
标准中规定的 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的室温拉伸情况见表5-3。一些实测数据见表5-4和表5-5。
三、疲劳性能和断裂韧性
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的疲劳性能见表5-6至表5-8,在不同介质和试验条件下的疲劳行为见图5-2至图5-4。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的疲劳裂纹扩展速率见图 5-5。
不同时效状态的Kic 和 Kiscc 见表 5-9。
四、高温力学性能
a. 高温瞬时拉伸性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 锈钢的高温瞬时拉伸性能见表5-10、表5-11和图5-6。
b. 持久和蠕变性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的高温长时力学性能见表5-12、表5-13和图5-7。
五、低温力学性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的低温拉伸性能图5-8。
六、耐蚀性
a. 均匀腐蚀
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的均匀腐蚀行为见表5-14、表5-15。
b. 应力腐蚀
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢在硫化氢环境中的应力腐蚀和钢的屈服强度的关系见图 5-9 。
七、工艺性能
a. 热加工
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的热加工温度为1000~1170℃,对于大截面尺寸(≥75mm)或形状复杂的部件,热加工后应及时回炉加热到原热加工温度,随后缓慢冷却。
b. 热处理
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的相变临界点列于表5-16。热处理制度见表5-17。
在固溶后钢获得A状态(马氏体)后,随后可进行时效处理,亦可以在固溶后采用过时效处理后再重复固溶,而后热处理的方式。(0Cr17Ni4Cu4Nb)17-4PH不锈钢可采用不同的时效处理调整其强度水平,见图5-10。
八、物理性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢的物理性能见表 5-18 。衰减性能见表 5-19 。
九、应用
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不锈钢为汽轮机低末级叶片的首选材料,是在腐蚀条件下工作温度低于300℃的结构材料。此外它是在既要求有不锈性及耐弱酸、碱、盐腐蚀又要求具有高强度的环境下工作的部件的主要结构材料。在反应堆环境中主要用于控制棒驱动机构的耐磨、耐蚀的高强度部件。