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,可以通過熱處理強化,此類鋼具有高強度、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,其強化手段主要是靠金屬間化合物析出,且熱處理簡單。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼,該鋼易于調(diào)整強度級別,它的強度可通過變動熱處理工藝予以調(diào)整。馬氏體相變和時效處理形成沉淀硬化相是其主要強化手段。由于 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的低碳、高鉻且含銅,故其耐蝕性較Cr13型及9Cr18不銹鋼、1Cr17Ni2馬氏體鋼為好。此外,該鋼衰減性能好,抗腐蝕疲勞及抗水滴沖蝕能力優(yōu)于12%Cr馬氏體鋼,焊接工藝簡便,易于加工制造,但較難進行深度冷成型。0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼主要應(yīng)用于既要求具有不銹性又要求耐弱酸、堿、鹽腐蝕的高強度部件。如汽輪機末級動葉片以及在腐蝕環(huán)境下,工作溫度低于300℃的結(jié)構(gòu)件。
一、化學(xué)成分
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的化學(xué)成分列于表5-2,在不同標(biāo)準(zhǔn)中,化學(xué)成分有所差別,與美國標(biāo)準(zhǔn)比較,磷低于美國標(biāo)準(zhǔn)水平。
二、室溫力學(xué)性能
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的室溫拉伸情況見表5-3。一些實測數(shù)據(jù)見表5-4和表5-5。
三、疲勞性能和斷裂韌性
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的疲勞性能見表5-6至表5-8,在不同介質(zhì)和試驗條件下的疲勞行為見圖5-2至圖5-4。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的疲勞裂紋擴展速率見圖 5-5。
不同時效狀態(tài)的Kic 和 Kiscc 見表 5-9。
四、高溫力學(xué)性能
a. 高溫瞬時拉伸性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 銹鋼的高溫瞬時拉伸性能見表5-10、表5-11和圖5-6。
b. 持久和蠕變性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的高溫長時力學(xué)性能見表5-12、表5-13和圖5-7。
五、低溫力學(xué)性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的低溫拉伸性能圖5-8。
六、耐蝕性
a. 均勻腐蝕
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的均勻腐蝕行為見表5-14、表5-15。
b. 應(yīng)力腐蝕
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼在硫化氫環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕和鋼的屈服強度的關(guān)系見圖 5-9 。
七、工藝性能
a. 熱加工
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的熱加工溫度為1000~1170℃,對于大截面尺寸(≥75mm)或形狀復(fù)雜的部件,熱加工后應(yīng)及時回爐加熱到原熱加工溫度,隨后緩慢冷卻。
b. 熱處理
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的相變臨界點列于表5-16。熱處理制度見表5-17。
在固溶后鋼獲得A狀態(tài)(馬氏體)后,隨后可進行時效處理,亦可以在固溶后采用過時效處理后再重復(fù)固溶,而后熱處理的方式。(0Cr17Ni4Cu4Nb)17-4PH不銹鋼可采用不同的時效處理調(diào)整其強度水平,見圖5-10。
八、物理性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的物理性能見表 5-18 。衰減性能見表 5-19 。
九、應(yīng)用
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼為汽輪機低末級葉片的首選材料,是在腐蝕條件下工作溫度低于300℃的結(jié)構(gòu)材料。此外它是在既要求有不銹性及耐弱酸、堿、鹽腐蝕又要求具有高強度的環(huán)境下工作的部件的主要結(jié)構(gòu)材料。在反應(yīng)堆環(huán)境中主要用于控制棒驅(qū)動機構(gòu)的耐磨、耐蝕的高強度部件。