沉淀硬化不锈钢
不锈钢的锻造
不锈钢的锻造不锈钢应用广泛，既是耐蚀材料，又可作耐热材料，还可以作低温材料及无磁材料。
大部分不锈钢都要经过锻造后使用。
不锈钢与一般碳钢相比有许多不同的特点：热导率低；锻造温度范围窄；过热敏感性强；高温下抗力大；塑性低等。
这些都给锻造生产带来了许多困难，不同类型的不锈钢锻造工艺也有差别。
一、奥氏体型不锈钢：指在铬的质量分数为18%不锈钢中加入镍、锰、氮等奥氏体形成元素而获得的钢种系列，其中18%Cr-8%Ni型是最基本的一类。
这类钢在室温和高温下始终保持奥氏体组织，无法热处理强化，通常在固溶状态下使用，具有最佳的塑性，韧性及良好的加工成形性，还具有良好的耐腐蚀及抗氧化性能，通过冷变形可以获得高的强度。
这类不锈钢应该注意的是经600～860℃敏化处理后存在晶间腐蚀倾向。
如加工处理和使用环境不当，还存在应力腐蚀及氢脆敏感性。
奥氏体不锈钢的锻造特点：奥氏体不锈钢在加热过程中无同素异晶转变，加热温度过高晶粒剧烈长大；此外，双相不锈钢中的α相也增多。
加热温度超过1200℃以后，数量增加较快。
因此，奥氏体不锈钢的始锻温度不应超过1200℃。
奥氏体不锈钢的终锻温度，都应高于敏化温度。
这类钢种终锻温度较低，变形抗力较大，在700～900℃区间缓冷会析出ζ相，锻造时容易开裂，终锻温度一般都取900℃。
奥氏体不锈钢若发生渗碳，便要引起形成碳化铬，使奥氏体晶界贫铬而降低其晶间抗腐蚀能力，因此这类钢加热时要避免与碳接触，不可采用还原性气氛；锻后应快速通过敏化温度，以免析出过剩相而降低耐腐性。
为提高抗腐蚀能力，使锻件在变形和冷却过程中析出的碳化物溶解到奥氏体中，应进行固溶处理。
锻造操作要求：1、不论是铸锭或锻轧坯料的表面缺陷，在加热前必须用剥皮或其它铲除方法清除干净，否则会在锻造过程中扩大，造成锻件报废。
2、锻造铸锭时，因铸造组织具有偏析及粗大的柱状晶和碳化物，开始时先以小变形量轻击，待塑性提高后再重击。
拔长时应沿轴向不停地翻转并送进坯料，避免在同一位置反复锤击。
不锈钢材料的分类
大家对于不锈钢十分熟悉，其中很多的厨房用具都使用304不锈钢制成。
但是除了304还有很多其他的型号和类别，它可以按组织状态分为奥氏体、铁素体、马氏体和沉淀硬化不锈钢这几种。
针对不同的型材这里为您详细介绍一下。
1、马氏体型不锈钢俗称420不锈钢，具有一定耐磨性及抗腐蚀性，硬度较高，其价格是不锈钢球中较低的一类，适用于对不锈钢普通要求的工作环境中。
标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素。
马氏体型不锈钢的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%，铬含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成。
2、铁素体型不锈钢俗称430不锈钢，含铬12%～30%。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好。
但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。
这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。
3、奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢俗称304不锈钢，奥氏体不锈钢是指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系统。
一般属于耐蚀钢，是应用最广泛的一类钢，其中以18-8型不锈钢最有代表性，它是有较好的力学性能，便于进行机械加工、冲压和焊接。
主要有：321 、304 、304L 、306 、316L 、Mo2Ti。
4、双相不锈钢双相不锈钢指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。
在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。
有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti、N等合金元素。
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。
AMS 2759-3C 沉淀硬化型不锈钢与马氏体时效钢零件热处理(中文)
7． 拒收 参见 AMS 2759
8． 注意： 必须根据 8.1,8.2,8.3 和 AMS 2759
8．1 位于左边空白处的更改条（|）是为了方便用户定位技术更改的位置，不是编辑更改， 在本规范上一版已经做出。符号（R）在文件标题的左边，表示本规范完全修订版， 包括技术修订。更改条和（R）不用于原始版本，也不出现在不包含编辑更改的版本。
3．2．3 在温度低于 1300°F（704°C）：±10°F（±6°）使用的炉子。
3．3 气氛
气氛必须进行控制，以使正在热处理的零件不受污染。炉子正在使用气氛来热处理 其他种类的钢，可能该气氛会污染沉淀硬化或马氏体时效钢零件，诸如：吸热、放 热、含碳的氮基。气氛必须清除循环使用，并且必须测试以确保零件的表面不受污 染而低于 3.5.3 规定的限制。能破坏或污染金属的材料不能接触零件。 盐浴的成份和维护必须防止零件的污染，盐浴必须根据 AMS2759 进行实验，在空气 中进行热处理必须是自然的马弗炉气氛。
1．1 应用：
本规范适用于由表 1 所列的钢制造的零件
表 1——钢种列表
15-5 PH 17-4 PH 17-7 PH
PH 13-8 Mo PH 14-8 Mo PH 15-7 Mo
A-286 普通型 450 AM-350 普通型 455 AM-355
马时体时效型 250 马时体时效型 300
以上牌号作为商标或商业标志并仅用于合金识别。
3．4．2
保温：在固溶热处理和奥氏体化状态期间，保温必须至所需的时间并且无中断。 加热必须根据 AMS 2759 所描述的进行控制，不管是热处理介质还是零件的温度， 作为适用的，应保持在表 3 的设置温度，保温时间表示在 2.3.4 或 6。当所有的 控制、指示、记录热电偶达到规定的设置温度，或使用的负载热电偶是由 AMS 2759 确定的，当零件热电偶在设置温度达到炉温均匀性的最小值，保温必须开始。
AMS 2759-3C 沉淀硬化型不锈钢与马氏体时效钢零件热处理(中文)
氮或氮氢混和物作为真空炉再充气淬火，在最高至 1925°F（1052°C）充许使用。 禁止使用从氨气中分离出来的氮气，对于无尺寸、无变色要求的零件，应避免使 用空气气氛和空气冷却。
3．3．2 保护涂层：当认定的工程组织批准后，充许使用补充涂层，以使完工机加表面的 氧化最小。
3．4 程序
3．4．1 酸洗：在随后的由铅、锌合金，或其它低熔温材料制成的模具成形前，零件必须 根据 ASTM A380 酸洗。
3．5．3．1 除非特别通知零件将全部机加，否则加热处理装置必须处理零件即使一些表 面没有后续的金属去除物，并且因此必须在受控的气氛中热处理至高于 1350
°F（730°C），该气氛必须符合表面污染要求，除非规定，受控的气氛对于仅 具有原材料表面零件不是必须的，除非零件是同薄板或条带制成。
3．5．3．2 专门用于热处理已去除污染的零件的炉子，不须试验。
表 2—碳化物固溶热处理时间
截面厚度
保温时间
毫米
小时，最小
<25
1
25-76（包括 25 和 76）
2
>76
3
3．4．6
校直： 当由认定的工程组织批准，校直必须或者是在环境温度，在时效期间，或 者是在加热至不高于 50°F（28°C）低于时效温度时完成。 在时效后，室温校直和热或暖校直必须随后进行应力释放。 充许校直后，在时效期间进行应力释放。
7． 拒收 参见 AMS 2759
8． 注意： 必须根据 8.1,8.2,8.3 和 AMS 2759
8．1 位于左边空白处的更改条（|）是为了方便用户定位技术更改的位置，不是编辑更改， 在本规范上一版已经做出。符号（R）在文件标题的左边，表示本规范完全修订版， 包括技术修订。更改条和（R）不用于原始版本，也不出现在不包含编辑更改的版本。
不锈钢的分类
不锈钢按照其组织结构分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、双相不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。
一、奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢是不锈钢中最重要的一类，其产量和用量占不锈钢总量的70%。
按照合金化方式，奥氏体型不锈钢可分为铬镍钢和铁铬锰钢两大类。
前者以镍为奥氏体化元素，是奥氏体钢的主体；后者是以锰、氮代替昂贵的镍的节镍钢种。
总体讲，奥氏体钢耐蚀性好，有良好的综合力学性能和工艺性能，但强度、硬度偏低。
二、铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢含铬11%-30%，基本不含镍，是节镍钢种，在使用状态下组织结构以铁素体为主。
铁素体型不锈钢强度较高，而冷加工硬化倾向较低，耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良，但是对晶间腐蚀敏感，低温韧性较差。
三、双相不锈钢一般认为，在奥氏体基体上存在15%以上的铁素体，或在铁素体基体上存在15%以上的奥氏体即可称其为奥氏体+铁素体双相不锈钢。
双相不锈钢兼有奥氏体钢和铁素体钢的优点。
四、马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢是一类可以用热处理的手段调整其性能的钢，其强度、硬度较高。
五、沉淀硬化型不锈钢沉淀硬化型不锈钢是通过热处理手段使钢中碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的的钢。
各类型不锈钢主要使用特性对比如表2-5-6所示。
我国不锈钢标准主要牌号的特点和用途如表2-5-7所示；日本JIS标准主要牌号的特点和用途如表2-5-8所示。
表2-5-6 不锈钢主要使用特性对比特性马氏体型不锈钢铁素体型不锈钢奥氏体型不锈钢双相不锈钢备注耐蚀性能耐大气腐蚀性能一般良好良好良好与合金因素有关耐酸性能一般良好良好良好与合金因素有关耐孔蚀、间隙腐蚀一般良好良好良好与合金因素有关耐应力腐蚀裂纹一般良好一般良好与合金因素有关耐热性能高温强度良好稍差良好稍差高温脆性高温氧化、硫化一般良好良好 —热疲劳一般良好一般 —加工性能焊接性能一般一般良好良好冷加工（深冲）稍差良好良好稍差冷加工（胀形）稍差一般良好稍差切削性能一般一般一般一般强度室温强度良好一般一般良好低温强度、韧性稍差差良好差疲劳、切口敏感性一般一般良好一般其他非磁性能差差良好差电热性能良好一般 —表2-5-7我国不锈钢主要牌号的特点和用途类型牌号特点和用途奥氏体型1Cr17Mn6Ni5N 节Ni钢种，代替牌号1Cr17Ni7，冷加工后具有磁性。
沉淀硬化不锈钢的热处理工艺规程
成飞集团电子公司
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沉淀硬化不锈钢旳热处理工艺规程
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A
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根据according to:BAC5619（H）
说
明
controls shall be set between1025°Fto1075°F）, if the process temperature range is equal to the certified
equipment tolerance range, set the control at the mid-point of the required process range.
设备
EQUIPMENT
操作说明OPERATION DESCRIPTION
备注
REMARK
成分COMPOSITION
温度TEMP
时间TIME
其它要求
OTHER REQUIREMENT
shall be cleaned in accordance with BAC5625 prior toprecipitationhardening.
Parts that are contaminated with low melting point metals (e.g. lead, tin, bismuth, zinc, wood’s metal etc.)
CEC维表21-2
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沉淀硬化不锈钢的热处理工艺
沉淀硬化不锈钢的热处理工艺1. 什么是沉淀硬化不锈钢？嘿，大家好，今天咱们聊聊沉淀硬化不锈钢，听起来是不是有点高大上？其实呢，它就是一种通过特殊热处理工艺，让不锈钢的性能变得更好、更坚固的材料。
大家想象一下，一块平常的不锈钢，就像一块普通的豆腐，软软的，但经过沉淀硬化处理后，它就变成了块儿坚硬的石头，简直就是“豆腐变金刚”！这玩意儿可在航天、军工等领域大显身手，真是非同小可。
1.1 沉淀硬化的原理那么，沉淀硬化到底是咋回事呢？简单来说，就是通过加热和冷却的方式，让不锈钢内部的合金元素析出，形成一种强大的微观结构。
这个过程就像一场“变魔术”，把一些不易察觉的小粒子组合起来，让它们变得更加牢固。
想象一下，你把一堆小石子拼在一起，最后变成了坚固的石墙，毫无破绽！这个原理就是利用了材料中的析出相，增强了它的抗拉强度和耐腐蚀性能。
1.2 沉淀硬化的特点这种不锈钢还有个好处，就是它的硬度高、耐磨性强，虽然造价略高，但用久了，绝对是物超所值。
更重要的是，它在高温和腐蚀环境中也能保持很好的性能，真是个万金油的材料。
说到这儿，有点想给它打个广告了：“沉淀硬化不锈钢，耐磨又耐腐，简直就是钢铁侠的选择！”哈哈，开个玩笑，其实它真的是很多工业应用中的“超级英雄”呢。
2. 热处理工艺的步骤好了，咱们接下来聊聊沉淀硬化不锈钢的热处理工艺，听起来复杂，但其实就是几个简单的步骤，来吧，跟着我一起看看吧！2.1 预热阶段首先，得把不锈钢先预热，这一步就像给小朋友穿衣服，慢慢来，别急。
通常情况下，预热的温度在600℃到800℃之间，目的是为了让钢材的内部应力释放，避免后面热处理的时候出现裂纹。
这一环节可得小心翼翼，毕竟谁也不想让自己的“不锈钢宝宝”受伤，对吧？2.2 主热处理接下来就是主热处理了，也就是让不锈钢真正“升华”的时候。
这个过程一般在1000℃到1100℃之间进行，加热一段时间后，再迅速冷却。
这个冷却过程就像是过山车，快得让人心跳加速，既刺激又紧张！冷却的方式可以选择水冷、油冷，或者气冷，具体看需求和材料的性质而定。
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沉淀硬化不锈钢
1.固溶处理
经固溶处理(1000～1050℃，1h，空冷)获得的组织是奥氏体加少量铁素体，在随后500～800℃进行调整处理时，由于原子在铁素体中扩散速度要比在奥氏体中快，且铁素体内含铬量高，碳化物(Cr23C6)易沿着α(δ)和r的相界面析出，又降低了奥氏体中碳及合金元素的含量，从而提高这类钢的Ms点，使之获得更多的马氏体。
α(δ)铁素体量不能过多，否则不利于热加工，也不参与马氏体转变，会降低钢的强度。
2. 沉淀硬化不锈钢的调整处理
固溶处理后进行的中间处理，一般又称调整处理，目的是获得一定数量的马氏体，从而使钢强化，常用以下三种方法：
(1)中间时效法(简称T处理法)固溶处理后再加热至(760±15)℃，保温90min，因有Cr23C6碳化物从奥氏体中析出，降低了奥氏体中的碳及合金元素含量，使Ms点升高到70℃，随后冷却到室温便得到马氏体+α铁素体+残余奥氏体组织，残余奥氏体在随后510℃时效才分解完。
(2)高温调整及深冷处理法(R处理法)固溶后，行先加热到950℃保温90min。
由于升高了Ms点，冷却到室温，可得到少量马氏体；之后再经-70℃冷处理，保温8h，就可获得一定数量的马氏体。
(3)冷变形法(C处理法)固溶处理后，在室温下冷变形，冷变形时形成马氏体的数量与变形量及不锈钢的成分有关。
一般变形量在15%～20%就能获得必要数量的马氏体，过大的变形量会使马氏体发生加工硬化，使塑性显著下降。
3.时效处理(H处理)
调整处理后，均须进行时效处理。
时效处理是这类钢进行强化的另一途径。
当时效温度高于400℃，会从马氏体中析出金属间化合物(如Ni3Ti等)，呈高度弥散分布，起沉淀硬化作用。
一般在约500℃进行时效，可获得高的强度及硬度。