奥氏体和铁素体不锈钢有良好的耐蚀性,但强度较低;马氏体不锈钢的强度高,但耐蚀性较差。沉淀硬化不锈钢综合了这几类钢的特点,兼有奥氏体不锈钢的耐蚀性和马氏体不锈钢的高强度。沉淀硬化不锈钢是20世纪40年代以来,为适应航空、航天工业迅速发展的需要而开发的钢种,其化学成分一般不超过18-8型奥氏体不锈钢种的Cr、Ni含量,碳含量较低,一般低于0.10%,通过添加硬化元素(铝、铜、钼、钛和铌等),在最终形成马氏体后,经时效处理,析出金属间化合物(Ni3Al、Ni3Ti)和某些少量碳化物以产生沉淀硬化。它比普通马氏体不锈钢具有更高的强度,更好的焊接性、韧性、冷加工成形性和耐蚀性等。某些沉淀硬化不锈钢的强度达到超高强度钢的水平,而且有较高的高温强度。因此,广泛应用于既需要高强度,又要求高耐蚀性和抗氧化性的零部件,如航空发动机的低压蜗轮轴、导向叶片、工作叶片、风扇框架、燃烧室部件以及石油化工、船舶、核反应堆、汽轮机、高强度锻件、高压系统的阀门部件等。
典型沉淀硬化不锈钢的钢号用PH来表示。这类钢是在18-8型钢及Cr13型钢的基础上,加入起沉淀硬化作用的元素,经固溶退火和时效处理的双重处理产生沉淀硬化。沉淀硬化不锈钢分为马氏体沉淀硬化、半奥氏体沉淀硬化和奥氏体沉淀硬化不锈钢。所以这类钢不仅具有很好的耐腐蚀性,而且具有很高的强度,焊接性也很好。典型的马氏体沉淀硬化不锈钢有05Cr17Ni4Cu4Nb(0Cr17Ni4Cu4Nb17-4PH);半奥氏体沉淀硬化不锈钢有07Cr17Ni7Al(17-7PH);奥氏体沉淀硬化不锈钢有06Cr17Ni10P(17-10P)。
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。
沉淀硬化不锈钢的特点如下:
1. 沉淀硬化不锈钢的热处理工艺复杂,只有按规定严格执行、严格控制温度、时间、冷却速度等参数才能得到理想的性能。
2. 沉淀硬化不锈钢中沉淀硬化相在沉淀硬化不锈钢中,经时效处理后其主要沉淀硬化相有面心立方结构富铜相,时效相的类型与存在与否和合金成分、热处理条件相关。
至目前为止,在世界范围内已有十多个牌号,我国标准(GB/T 20878-2007)列入十个牌号。