以不锈性、耐蚀性为主要特性,且铬的质量分数至少为10.5%,碳的质量分数最大不超过1.2%的钢,且基体为奥氏体或马氏体组织,并通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化的不锈钢管，称为沉淀硬化型不锈钢管。
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型奧氏体不锈钢种的Cr、Ni含量,碳含量低(碳的质量分数一般低于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。
沉淀硬化不锈钢管兼有强度高、耐蚀性好的特点。其耐蚀性不但与化学成分有关,还与热处理有关,特别是与时效温度密切相关。微细的析出或时效反应对耐蚀性有害,但能提高钢的强度和硬度。若进行过时效处理,则对耐蚀性有益,但会降低钢的强度。
沉淀硬化不锈钢管属于高强度不锈钢管,在工业应用中要特别注意氢裂和应力腐蚀开裂,因为这两种腐蚀形式对高强度和内部组织特别敏感。
在酸性 H2S 水溶中, 05Cr17Ni4Cu4Nb 马氏体沉淀硬化不锈钢管和07Cr17Ni7Al 半奥氏体沉淀硬化不锈钢管均易发生氢脆,且对时温度十分敏感,如05Cr17Ni4Cu4Nb 钢在317℃时效,易破断,而在510℃以上温度时效,则不破断。为了改善沉淀硬化不锈钢的抗氢脆性能,采用较高温度的时效或过时效是最好的办法。
07Cr17Ni7Al、05Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr15Ni5Cu4Nb、07Cr15Ni7Mo2Al 等沉淀硬化不锈钢的时效组织为马氏体,耐应力腐蚀行为类似于马氏体不锈钢。采用断裂力学方法研究表明,沉淀硬化不锈钢应力腐蚀开裂的临界强度因子随钢的强度水平的增高而降低,且马氏体型不锈钢往往比半奥氏体型不锈钢的断裂韧性和抗应力腐蚀性能高得多。过时效态的抗应力腐蚀开裂性能和断裂韧性均比最高强度时态好。在决定沉淀硬化不锈钢抗应力腐蚀开裂性能参数中,钢的屈服强度是一个决定性作用的参数。当沉淀硬化不锈钢的屈服强度超过1035MPa时,在海洋大气中会呈现应力腐蚀开裂。
典型的马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb的耐蚀性比马氏体不锈钢好,与18-8型奥氏体不锈钢相当。这是因为马氏体沉淀硬化不锈钢 05Cr17Ni4Cu4Nb 钢时效析出富铜相,故在氧化性酸(如HNO3)中的时效态比固溶态的耐蚀性差,在还原性酸(如H2SO4) 中耐蚀性较好。07Cr17Ni7Al半奥氏体沉淀硬化钢的耐蚀性接近于 05Cr17Ni4Cu4Nb钢,在氧化性酸中耐蚀性良好,但不能用于H2SO4、HCl等还原性酸。为了改善不锈钢在还原性酸中的耐蚀性,在钢中加铜、钼是有利的。故在此基础上发展了 07Cr15Ni7Mo2Al、05Cr15Ni5 Cu4Nb 等沉淀硬化不锈钢管。
