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。
A-286 钢是最早开发出的奥氏体沉淀硬化不锈钢,该钢的基体为非常稳定的奥氏体,即使使用大的冷变形、冷处理也不会发生转变。我国列入GB/T 20878-2007的奥氏体沉淀硬化不锈钢的牌号有一个,即06Cr15Ni25TiM(表9.16),其化学成分与A-286钢相同。
06Cr15Ni25TiM、A-286 钢经固溶处理和时效后,有高的强度和韧性,同时具有良好的抗氧化性能和耐蚀性,使用温度可达700℃,属于铁基高温合金,常以锻件和铸件用于航空发动机的受力件,如叶片、导向叶片、轴、框架等。该钢在低温时也有良好的韧性和抗蚀性。
06Cr15Ni25TiM、A-286 钢一般采用两种固溶温度:980℃和900℃,采用油冷或水冷,以避免冷却过程中发生析出。980℃固溶时得到大的晶粒,可以得到良好的抗蠕变性能;900℃固溶处理得到细晶粒,可获得瞬时强度和塑韧性均好的综合力学性能。该钢在热处理过程中产生的尺寸变化小。
06Cr15Ni25TiM、A-286 钢的时效温度为650~760℃,时效时在基体均匀析出的γ’-Ni3(Ti,Al)相是主要的强化相,具有面心立方点阵。γ’相的溶解温度为860℃,因此时效温度均在860℃以下。A-286钢长期时效或高温长期使用会发生γ’→η-Ni3Ti(六方点阵)转变,η相的强化效果差,并减低钢的韧性。
06Cr15Ni25TiM、A-286 钢的室温强度不如其他一些沉淀硬化不锈钢,但其高温强度高,在经980℃×1h油冷+720℃x16h处理后,在20℃、540℃、650℃和760℃下的σb分别为1007MPa、903MPa、718MPa和441MPa。A-286 钢的主要缺点是焊接性能差,易产生焊接裂纹。
奥氏体沉淀硬化不锈钢的钢种少,应用不广泛,已逐渐被以后不断发展的Fe-Ni基高温合金所代替。