沉淀硬化不锈钢发展及五大不锈钢性能特点简单汇总
不锈钢的品种特性及用途
不锈钢的品种特性及⽤途不锈钢的品种特性及⽤途特性不锈钢的发展是因为有其⾃⾝的特性，⽽特性满⾜了需要。
不锈钢的最重要的特性是耐蚀性能，但是⼜绝不是仅仅具有耐蚀性能，⽽且还具有特有的⼒学性能（屈服强度、抗拉强度、蠕变强度、⾼温强度、低温强度等）、物理性能（密度、⽐热容、线膨胀系数、、导热系数、电阻率、磁导率、弹性系数等）、⼯艺性能（成形性能、焊接性能、切削性能等）以及⾦相（相组成、组织结构等）等。
这些性能构成了不锈钢的特性，下⾯仅就其中⼀些最基本的特性进⾏简要的介绍。
⼀、⼒学性能（⼀）强度（抗拉强度、屈服强度）不锈钢的强度是由各种因素不确定，但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化学因素，主要是⾦属元素。
不同类型的不锈钢由于其化学成分的差异，就有不同的强度特性。
（1）马⽒体型不锈钢马⽒体型不锈钢与普通合⾦钢⼀样具有通过淬⽕实现硬化的特性，因此可通过选择牌号及热处理条件来得到较⼤范围的不同的⼒学性能。
马⽒体型不锈钢从⼤的⽅⾯来区分，属于铁-铬-碳系不锈钢。
进⽽可分为马⽒体铬系不锈钢和马⽒体铬镍系不锈钢。
在马⽒体铬系不锈钢中添加铬、碳和钼等元素时强度的变化趋势和在马⽒体铬系不锈钢中添加镍的强度特性如下所述。
马⽒体铬系不锈钢在淬⽕-回⽕条件下，增加铬的含量可使铁素体含量增加，因⽽会降低硬度和抗拉强度。
低碳马⽒体铬不锈钢在退⽕条件下，当铬含量增加时硬度有所提⾼，⽽延伸率略有下降。
在铬含量⼀定的条件下，碳含量的增加使钢在淬⽕后的硬度也随之增加，⽽塑性降低。
添加钼的主要⽬的是提⾼钢的强度、硬度及⼆次硬化效果。
在进⾏低温淬⽕后，钼的添加效果⼗分明显。
含量通常少于1%。
在马⽒体铬镍系不锈钢中，含⼀定量的镍可降低钢中的δ铁素体含量，使钢得到最⼤硬度值。
马⽒体型不锈钢的化学成分特征是，在0.1%-1.0%C，12%-27%Cr的不同成分组合基础上添加钼、钨、钒、和铌等元素。
由于组织结构为体⼼⽴⽅结构，因⽽在⾼温下强度急剧下降。
各种不锈钢的特性及用途
各种不锈钢的特性及用途不锈钢是一种以铁基为主要组成成分，添加了铬、镍、锰等元素，具有耐腐蚀性的合金材料。
它不仅具有良好的物理和化学性质，还具有一系列独特的特性，使其在诸多领域广泛应用。
1.耐腐蚀性：不锈钢含有至少10.5％以上的铬元素，能形成一层致密的铬氧化膜，阻止氧气进一步渗透和腐蚀，从而具有很强的耐腐蚀性。
它可以抵抗大气、水、酸、碱等多种介质的侵蚀，特别是在湿润和腐蚀气氛中表现出色。
2.机械性能优良：不锈钢具有良好的强度和韧性，具有高拉伸强度、延展性和冲击韧性，可以承受各种工作条件下的重压和冲击，使用寿命较长。
3.高温性能：不锈钢具有较高的耐高温性能，其耐高温性能与铬、镍等元素的含量有关。
不锈钢可以在高温下长期保持较高的强度和硬度，并且不易发生氧化变色。
4.防腐性：由于不锈钢具有优异的耐腐蚀性，因此在制造储罐、管道、设备等用于贮存和运输强酸、强碱等腐蚀性介质的装置时具有重要作用。
不锈钢可有效防止腐蚀，确保储存液体的质量。
5.美观性：不锈钢外观光亮、平整、色彩多样，无需表面处理即可展示优雅的金属质感，更易于清洁和维护，广泛应用于建筑业、家具业等领域。
根据不同含量和成分，不锈钢可以分为多种类型，每种类型都有其特定的用途和应用领域：1.铬不锈钢：主要以铬为添加元素，具有良好的耐腐蚀性和美观性，广泛应用于厨房和卫生设备等领域。
2.镍不锈钢：主要以镍为添加元素，具有良好的耐腐蚀性和高温性能，广泛应用于化工、石油、电子等领域。
3.铁素体不锈钢：主要以铁素体结构为特点，具有良好的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于制造轴承、弹簧等领域。
4.高温合金不锈钢：主要以钼为添加元素，具有良好的耐高温和强度，广泛应用于航空、航天等领域。
5.钛合金不锈钢：由钢铁合金和钛合金的混合材料组成，具有优异的强度和耐腐蚀性，广泛应用于制造船舶、飞机等领域。
总的来说，不锈钢具有耐腐蚀性、机械性能优良、高温性能、防腐性和美观性等特性，因此在航空航天、化工、电子、建筑、冶金、机械制造等许多领域都有广泛应用，成为现代工业中不可或缺的重要材料之一。
不锈钢的种类和特点
不锈钢的种类和特点不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。
不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。
不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。
不锈钢一般用于防腐蚀性的环境,以及医疗器械和生活用品。
不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展过程中逐步形成了几大类。
按组织结构分类，分为：马氏不锈钢（包括沉淀硬化不锈钢）、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体加铁素体双相不锈钢。
按钢中的主要化学成分或钢中的一些特征元素来分类，分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢、低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯不锈钢等按钢的性能特点和用途分类，分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强不锈钢等；按钢的功能特点分类，分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。
目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点以及两者相结合的方法分类。
按主要化学组成分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。
按金相组织分类为：铁素体（F）型不锈钢、马氏体（M）型不锈钢、奥氏体（A）型不锈钢、奥氏体-铁素体（A-F）型双相不锈钢、奥氏体-马氏体（A-M）型双相不锈钢和沉淀硬化（PH）型不锈钢。
一般分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等，或分为铬不锈钢和镍不锈钢两大类。
一、马氏体不锈钢它的显微组织为马氏体。
这类钢中铬的质量含量为11.5％~18.0％，但碳的质量含量最高可达0.6％。
碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度。
在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。
这类钢的焊接性较差。
典型的马氏体不锈钢有1Cr13~4Cr13、9Cr18 1Cr13、1 Cr17Ni2等。
加工工艺性能良好。
沉淀硬化不锈钢
沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢(Crecipitation hardening stainless steel)在不锈钢化学成分的基础上添加不同类型、数量的强化元素，通过沉淀硬化过程析出不同类型和数量的碳化物、氮化物、碳氮化物和金属间化合物，既提高钢的强度又保持足够的韧性的一类高强度不锈钢，简称PH钢。
分类根据钢的组织可分为3类：(1)马氏体沉淀硬化不锈钢，以中国0Cr17Ni7TiAl和0Cr17Ni4Cu4Nb 为代表。
(2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢，以0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7Mo2Al为代表。
(3)奥氏体沉淀硬化不锈钢，它实际上为铁基高温合金，以0Cr15Ni20Ti2M0.B、1Cr17Ni10P为代表。
设计要点(1)马氏体沉淀硬化不锈钢。
钢中碳含量一般≤0.1％，但≥0.05％，目的是既有好的焊接性、耐蚀性，又具有较好的强韧性；铬含量一般在16％～17％以保证足够的不锈性和耐蚀性；合适的镍、铬当量，以便钢中δ-铁素体的含量处于最低水平(一般≤5％)，以免损害横向性能和降低钢的强度。
各种合金元素的铁素体形成效果如下：0.1％N 0.1％C 1％Ni 1％Co 1％Cu-20 -18 -10 -6 -31％Mn 1％w 1％Si 1％Mo 1％Cr-1 +8 +8 +11 +151％V 1％Al+19 +38元素的配比应使马氏体相变开始温度(Ms点)在150℃以上马氏体相变基本完成温度，(Mf点)在50℃以上，下述经验公式可作计算Ms点时的参考：Ms={75(14.6-％Cr)+110(8.9-％Ni)+3000[0.068-％(C+N)]+60(1.33+％Mn+50(0.17-％Si)}，℃添加适量沉淀硬化元素如铜和钛等以便形成ε富铜相和NiTi相等进行强化。
(2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢。
碳含量一般在0.1％左右，为改进铸造性能铸造钢的碳含量大于0.1％；他点的控制是本钢设计的关键，这类钢在固溶处理后为奥氏体组织，在此状态下进行加工、成形、焊接。
沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化型不锈钢具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。
按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）、耐热铬合金钢（500系列）及析出硬化系（600系列）。
200系列：铬-锰-镍华业不锈钢201,202等：以锰代镍，耐腐蚀性比较差，国内广泛用作300系列的廉价替代品300系列：铬-镍奥氏体不锈钢301：延展性好，用于成型产品。
也可通过机械加工使其迅速硬化。
焊接性好。
抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
302：耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。
303：通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304：通用型号；即18/8不锈钢。
产品如：耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。
标准成分是 18 % 铬加 8 % 镍。
为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。
GB牌号为0Cr18Ni9。
304 L：与 304 相同特性，但低碳故更耐蚀、易热处理，但机械性较差适用焊接及不易热处理之产品。
304 N：与 304 相同特性，是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。
309：较之304有更好的耐温性，耐温高达980℃。
309 S：具多量铬、镍，故耐热、抗氧化性佳，产品如：热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。
310：高温耐氧化性能优秀，最高使用温度1200℃。
316：继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。
由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。
SS316则通常用于核燃料回收装置。
18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
316 L：低碳故更耐蚀、易热处理，产品如：化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。
321：除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外，其他性能类似304。
各类不锈钢性能差异
各类不锈钢性能差异型号301—延展性好，用于成型产品。
也可通过机械加工使其迅速硬化。
焊接性好。
抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
型号302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。
型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
型号304—通用型号；即18/8不锈钢。
GB牌号为0Cr18Ni9。
型号309—较之304有更好的耐温性。
型号316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。
由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。
SS316则通常用于核燃料回收装置。
18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
[1]型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。
400 系列—铁素体和马氏体不锈钢型号408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。
型号409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。
型号410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。
型号416—添加了硫改善了材料的加工性能。
型号420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。
也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。
型号430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。
良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。
型号440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。
最常见的应用例子就是“剃须刀片”。
常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。
500 系列—耐热铬合金钢。
600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。
型号630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。
301不锈钢带“硬度最软、抗拉、耐腐蚀”304DDQ不锈钢带。
上海宝新不锈钢材料有限公司采用国外先进生产线,生产多种规格不锈钢材。
金属耐蚀材料第八讲沉淀硬化不锈钢
(6) 时效处理 ,用字母 H 表示 ,简称 H 处理 。 此处理是沉淀硬化不锈钢的最后热处理 ,目的是 利用时效作用产生细小且弥散分布的沉淀相 ,以获
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徐增华 :金属耐蚀材料 第八讲 沉淀硬化不锈钢
得尽可能高的强度和良好的综合力学性能 。通常是 根据所要求的综合力学性能 ,特别是强度 ,来选择热 处理时间 、温度 。时效时间随钢种及工件不同而异 。 时效过程的沉淀硬化 ,还可采取分级时效 ,一般采用 多级时效 (简称 M H 处理) ,以达到更佳效果 。
1 沉淀硬化不锈钢的化学组成和类型
1. 1 沉淀硬化不锈钢的化学组成 沉淀硬化 ( PH) 不锈钢是通过热处理析出微细
的金属间化合物和某些少量碳化物以产生沉淀硬 化 ,而获得高强度和一定耐蚀性相结合的高强不锈 钢 ,它兼有铬镍奥氏体不锈钢耐蚀性好和马氏体铬 钢强度高的优点 。其化学成分除铬 、镍元素以外 ,还 含有直接或间接导致沉淀相形成的 Ti 、Nb 、Al 、Mo 、 Co 、Cu 等合金元素 ,且碳含量很低 ,一般为低碳或超 低碳 。高铬能使钢具有高耐蚀性和高淬透性 ,低碳 是为了避免与铬结合降低耐蚀性 ,并保证钢的可焊 性 。镍的作用是多方面的 ,但主要是使钢奥氏体化 , 并调整钢的相变点 ,特别是马氏体转变温度 M s ,以 及与其它元素形成沉淀硬化相 ,如 Ni3Mo 、Ni3Nb 、 Ni3Al 等 。钼 主 要 增 加 耐 蚀 性 和 形 成 硬 化 相 , 如 Fe2Mo 、Ni3Mo 及 x 相等 。钴不形成沉淀相 ,其主要 作用是强化基体和限制其他元素在基体中的溶解 度 ,以及调整马氏体点和促使其他元素较多较快地 形成沉淀相 。 1. 2 沉淀硬化不锈钢的发展及类型
各种不锈钢材质的用途特点
各种不锈钢材质的用途特点奥氏体不锈钢：在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。
钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。
奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。
如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。
此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。
高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。
由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。
1 1Cr17Mn6Ni5N 节镍钢种，代替牌号1Cr17Ni7，冷加工后具有磁性。
铁道车辆用。
2 1Cr18Mn8Ni5N 节镍钢种，代替牌号1Cr18Ni93 1Cr17Ni7 经冷加工有高的强度。
铁道车辆，传送带，螺栓螺母4 1Cr18Ni9 经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。
建筑用装饰部件。
5 Y1Cr18Ni9 提高切削、耐烧蚀性。
最适用于自动车床。
螺栓螺母6 Y1Cr18Ni9Se 提高切削、耐烧蚀性。
最适用于自动车床。
铆钉、螺钉7 0Cr19Ni9 作为不锈耐热钢使用最广泛，食品用设备，一般化工设备，原子能工业用8 00Cr19Ni11 比0Cr19Ni9碳含量更低的钢，耐晶间腐蚀性优越，为焊接后不进行热处理部件类9 0Cr19Ni9N 在牌号0Cr19Ni9上加N，强度提高，塑性不降低。
使材料的厚度减少。
作为结构用强度部件10 0Cr19Ni10NbN 在牌号0Cr19Ni9上加N和Nb，具有与0Cr19Ni9N相同的特性和用途11 00Cr18Ni10N 在牌号00Cr19Ni11上加N，具有以上牌号同样特性，用途与0Cr19Ni9N 相同，但耐晶间腐蚀性更好12 1Cr18Ni12 与0Cr19Ni9相比，加工硬化性。
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沉淀硬化不锈钢发展及五大不锈钢性能特点简单汇总
前面已经述及，沉淀硬化不锈钢在室温下，钢的基体组织可以是马氏体、奥氏体以及铁素体，经过事宜热处理，在基体上沉淀（析出）金属间化合物以及碳化物、氮化物等而使不锈钢强化的一类不锈钢。
目前获得广泛应用的沉淀硬化不锈钢主要分为三类，即马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体沉淀硬化不锈钢。
此外，人们常把超低碳马氏体时效不锈钢也列入其中。
发展简况
虽然早在20世纪30年代人们就已了解不锈钢沉淀硬化的原理，但自从出现第一个沉淀硬化不锈钢牌号Stainless w：0Cr17Ni7AlTi后，一直到1946年也并未获得应用。
此后，由于航
空、航天以及原子能和化工等对既耐腐蚀又具有高强度/重量比的钢的需求，一些新的沉淀硬化不锈钢开始陆续问世。
美国将此类不锈钢列为600系列。
超低碳马氏体时效不锈钢出现于20世纪60年代。
它是在马氏体时效钢基础上添加铬，使钢具有不锈性而发展起来的。
一般也将它列入马氏体沉淀硬化不锈钢类中。
马氏体沉淀硬化不锈钢具有不稳定的奥氏体组织，固溶处理后产生马氏体相变。
通过时效处理，在马氏体基体上析出第二相而使钢强化。
超低碳马氏体时效不锈钢具有不锈性，在经固溶并时效后，在超低碳、高镍马氏体的基础上析出第二相而使钢强化。
半奥氏体沉淀硬化不锈钢也是一种奥氏体不稳定的不锈钢，但奥氏体的稳定性要比马氏体沉淀硬化不锈钢为高。
半奥氏体沉淀硬化不锈钢固溶态在室温下为奥氏体，经过冷加工过、超低温冷处理加热到750℃左右进行调整处理后，可使奥氏体转变为马氏体，然后在经过时效处理，在马氏体基体上析出第二相而钢强化。
奥氏体沉淀硬化不锈钢具有温度奥氏体组织，经固溶处理后再经时效，从奥氏体基体上析出第二相而使钢强化。
表7.1列出了沉淀硬化不锈钢的一些牌号和它们的化学成分标号。
（转自不锈钢概论）
下面附表系五大类不锈钢性能特点的简要汇总，供参考。
特性
钢类
马氏体铁素体奥氏体双相沉淀硬化
耐蚀性
不锈性○ ⊙⊙⊙⊙
耐全面腐蚀性○△⊙△⊙○ ⊙○△
耐点蚀、缝隙腐
蚀性
△╳⊙△⊙○ ⊙○ △╳耐应力腐蚀性△╳⊙╳○⊙△╳
耐热性
高温强度⊙△⊙△○⊙
抗氧化、抗硫化
性
△⊙△○╳○ ○△热疲劳性○ ○ ○ ○ ○
焊接性和冷加
工性
焊接性△╳○△⊙⊙△冷成型性（深冲）△╳⊙⊙△△╳冷成型性（深拉）△╳○ ⊙△△╳易切削性○ ○ △○ ○ △
强度和塑、韧性
室温度强⊙○ ○ ⊙⊙室温塑性、韧性○╳○ ⊙⊙○△低温塑性、韧性○╳○╳⊙○ △╳○
其他磁性有有无有有无
导热性○ ⊙╳○ △╳
线膨胀系数小小大中中╳
1⊙优，○良，△中，╳差；2凡是有两种不同评定时，则系随钢中化学成分的不同而有所不同。