沉淀硬化不銹鋼兼有強(qiáng)度高、耐蝕性好的特點(diǎn)。其耐蝕性不但與化學(xué)成分有關(guān),還與熱處理有關(guān),特別是與時(shí)效溫度密切相關(guān)。微細(xì)相的析出或時(shí)效反應(yīng)對(duì)耐腐蝕性有害,但能提高鋼的強(qiáng)度和硬度。若進(jìn)行過時(shí)效處理,則對(duì)耐蝕性有益,但會(huì)降低鋼的強(qiáng)度。
沉淀硬化不銹鋼屬于高強(qiáng)度不銹鋼,在工業(yè)應(yīng)用中要特別注意氫裂和應(yīng)力腐蝕開裂,因?yàn)檫@兩種腐蝕形式對(duì)高強(qiáng)度和內(nèi)部組織特別敏感。
在酸性H2S水溶液中,05Cr17Ni4Cu4Nb馬氏體沉淀硬化不銹鋼和07Cr17Ni7Al半奧氏體沉淀硬化不銹鋼均易發(fā)生氫脆,而且對(duì)時(shí)效溫度十分敏感,如05Cr17Ni4Cu4Nb鋼在317℃時(shí)效,易破斷,而在510℃以上溫度時(shí)效,則不斷裂。為了改善沉淀硬化不銹鋼的抗氫脆性能,采用較高溫度的時(shí)效或過時(shí)效是最好的辦法。
07Cr17Ni7Al、05Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr15Ni5Cu4Nb、07Cr15Ni7Mo2Al等沉淀硬化不銹鋼的時(shí)效組織為馬氏體,耐應(yīng)力腐蝕行為類似于馬氏體不銹鋼。采用斷裂力學(xué)的方法研究表明,沉淀硬化不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂的臨界強(qiáng)度因子隨鋼的強(qiáng)度水平的增高而降低,而且馬氏體型不銹鋼往往比半奧氏體型不銹鋼的斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能高得多。過時(shí)效態(tài)的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能和斷裂韌性均比最高強(qiáng)度時(shí)效態(tài)好。在決定沉淀硬化不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕開裂性能參數(shù)中,鋼的屈服強(qiáng)度是一個(gè)決定性作用的參數(shù)。當(dāng)沉淀硬化不銹鋼的屈服強(qiáng)度超過1035MPa時(shí),在海洋大氣中會(huì)呈現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂。
典型的馬氏體沉淀硬化不銹鋼05Cr17Ni4Cu4Nb的耐蝕性比馬氏體不銹鋼好,與18-8型奧氏體不銹鋼相當(dāng)。這是因?yàn)轳R氏體沉淀硬化不銹鋼05Cr17Ni4Cu4Nb鋼時(shí)效析出富銅相,故在氧化性酸(如HNO3)中的時(shí)效態(tài)比固溶態(tài)的耐蝕性差,在還原性酸(如H2SO4)中耐蝕性較好。07Cr17Ni7Al半奧氏體沉淀硬化鋼的耐腐蝕性接近于05Cr17Ni4Cu4Nb鋼,在氧化性酸中耐蝕性良好,但不能用于H2SO4、HCl等還原性酸。為了改善不銹鋼在還原性酸中的耐蝕性,在鋼中加銅、鉬是有利的,故在此基礎(chǔ)上發(fā)展了07Cr15Ni7Mo2Al、05Cr15Ni5Cu4Nb等沉淀硬化不銹鋼。
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)。