沉淀硬化不銹鋼是一類含沉淀硬化元素(Cu、Al、Ti、Nb)的鐵鉻鎳合金,可以通過熱處理強(qiáng)化,此類鋼具有高強(qiáng)度、足夠的韌性和適宜的耐蝕性。主要應(yīng)用于宇航工業(yè)和一些高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。 沉淀硬化不銹鋼可區(qū)分為馬氏體、半奧氏體和奧氏體沉淀硬化不銹鋼三種主要類型,近年來又出現(xiàn)了鐵素體沉淀硬化不銹鋼。在馬氏體沉淀不銹鋼中,基于馬氏體時效鋼的經(jīng)驗,近年來出現(xiàn)了馬氏體時效不銹鋼,與前者比較,后者碳含量較低,其強(qiáng)化手段主要是靠金屬間化合物析出,且熱處理簡單。
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼是一種超低碳型馬氏體沉淀硬化不銹鋼,固溶處理后單次時效即可獲得高的屈服強(qiáng)度與高的塑韌性的良好配合。此外(00Cr12Ni8Cu2TiNb) Custom 455 不銹鋼具有良好的耐蝕性,尤其是耐應(yīng)力腐蝕性能。此鋼長時服役溫度為450℃,瞬時使用溫度可達(dá)800℃。00Cr12Ni8Cu2TiNb 不銹鋼具有良好的工藝性能,易于生產(chǎn)棒、絲、板、帶和鑄件等冶金產(chǎn)品。在零部件制造過程中易于成形、加工和焊接。它主要應(yīng)用于要求耐蝕不銹的承力部件。
一、化學(xué)成分
00Cr12Ni8Cu2TiNb、 Custom 455 不銹鋼的化學(xué)成分見表5-41。
二、室溫力學(xué)性能
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼的室溫力學(xué)性能見表5-42至表5-46。
三、疲勞和斷裂韌性
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼的室溫疲勞性能見圖 5-11。
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼的斷裂韌性和應(yīng)力腐蝕門檻值見表 5-47。
四、高溫力學(xué)性能
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼的高溫瞬時拉伸性能見表 5-48 。持久強(qiáng)度見表 5-49 。
五、工藝性能
a. 熱加工
在馬氏體沉淀硬化不銹鋼中,此鋼是屬于最易熱加工的一種材料。熱加工溫度范圍為900~1260℃,為獲得良好的力學(xué)性能,應(yīng)在1040~1150℃加熱。為了獲得細(xì)小晶粒和熱處理后的最佳性能,終加工溫度應(yīng)在815~950℃。
b. 冷加工
盡管此鋼在退火狀態(tài)下是馬氏體組織,但鋼的硬度僅為30~35HRC,易于進(jìn)行冷加工,鋼的冷加工硬化傾向很低(見表5-45),不需中間退火即可進(jìn)行較大變形量的冷加工,最終熱處理前進(jìn)行冷變形,可獲得較高的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。
c. 熱處理
00Cr12Ni8Cu2TiNb、 Custom 455 不銹鋼的退火和時效處理制度較簡單。
退火:816~843℃×30min,水冷。對大截面尺寸的鋼材,為獲得良好的橫向性能,可采用二次退火工藝,980℃水冷后再加熱到816℃水冷。對于棒、帶等大多數(shù)產(chǎn)品沒有必要采用二次退火工藝,但此工藝可獲得大約30HRC的最低硬度。
時效硬化:時效硬化溫度為480~540℃,時效時間為4小時,冷卻方式為空冷。480℃時效可得到最高的強(qiáng)度水平。高溫時效韌性有所改善,但伴隨著強(qiáng)度水平的下降。可根據(jù)實際需求選擇時效溫度和時效時間,參見圖5-10。
d. 焊接
采用同成分的焊接材料進(jìn)行焊接,此鋼可焊性優(yōu)良。不需焊前預(yù)熱也不需焊后熱處理,最好的焊接方法為TIG。焊后的帶經(jīng)退火和時效接頭效率為100%,焊后的帶經(jīng)時效處理,接頭效率可達(dá)80%。
六、物理性能
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼的物理性能見表5-50。
七、應(yīng)用
022Cr12Ni9Cu2NbTi、00Cr12Ni8Cu2TiNb、Custom 455 不銹鋼主要應(yīng)用于小于425℃的耐蝕高強(qiáng)度零部件,如墊片、緊固件、彈簧、閥門,以及裝配件、高性能軸、齒輪等。