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。
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼是一種半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。此鋼具有良好冶金和制造加工工藝性能。由于鋼的成分接近于18-8型奧氏體不銹鋼,因此在固溶狀態(tài)下仍保留奧氏體組織,便于加工成形,此時的組織處于亞穩(wěn)定狀態(tài),隨后經(jīng)調(diào)整處理和時效可獲得所需強(qiáng)度和韌性,其強(qiáng)度水平可達(dá)1600MPa。鋼中含有17%Cr并含有大量的Ni,使其具有足夠的耐蝕性和不銹性,大體上相當(dāng)和接近于18-8型不銹鋼的水平。(0Cr17Ni7Al) 17-7PH 不銹鋼可用于350℃以下長期工作的不銹鋼結(jié)構(gòu)件、容器、管道、彈簧、膜片等。鑒于該鋼熱處理工藝復(fù)雜,在全世界范圍內(nèi)有被馬氏體時效不銹鋼取代的趨勢,但目前仍具有廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。
舊國標(biāo):0Cr17Ni7Al 新國標(biāo):07Cr17Ni7Al 美標(biāo):S17700、631、17-7PH
一、化學(xué)成分
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的化學(xué)成分見表5-66。
二、室溫力學(xué)性能
不同標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的 07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的室溫力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)見表5-67。
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的室溫力學(xué)性能見表 5-68,熱處理制度對其室溫力學(xué)性能的影響見圖 5-15至5-18 。
三、疲勞和斷裂韌性
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的疲勞性能見表5-69。斷裂韌性和應(yīng)力腐蝕門檻值見表5-70。
四、高溫力學(xué)性能
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼高溫瞬時拉伸性能見表 5-71 。
鋼的持久強(qiáng)度和蠕變強(qiáng)度見表 5-72 。
五、低溫力學(xué)性能
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的低溫沖擊和拉伸性能見圖5-19和圖5-20。
六、耐蝕性
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的耐蝕性介于18-8鋼和馬氏體不銹鋼之間,一些耐蝕性數(shù)據(jù)見表5-73,耐應(yīng)力腐蝕性能見表5-70。
七、工藝性能
a. 熱加工
最高加熱溫度1150℃,鋼坯或鋼錠裝爐溫度不應(yīng)高于600℃,開始熱加工溫度1100℃,終加工溫度≥950℃,冷卻方式為空冷。
b. 冷加工
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的加工硬化傾向較大,在冷軋、冷拉拔或沖壓時,宜采用少道次大變形量并增加固溶處理道次。
c. 熱處理
此鋼熱處理工藝較復(fù)雜,可參照圖5-41執(zhí)行。根據(jù)實際需求,可靈活選擇熱處理工藝,以達(dá)到對強(qiáng)度和韌性的要求。
對于薄壁零件,如殼體、筒體等宜采用TH1050工藝,因為這種工藝不需要將已成形的零部件進(jìn)行高溫調(diào)整處理,從而避免了部件的氧化和變形。
對于棒材宜選用RH950工藝,使其可獲得強(qiáng)度和韌性的最佳配合。
彈性元件采用CH900為宜,此工藝比較簡單,利用冷拔或冷扎產(chǎn)品進(jìn)行成形加工,而后進(jìn)行低溫時效,即可獲得滿意的產(chǎn)品性能水平。
為了降低缺口敏感性和改善鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能,可采用過時效處理工藝,盡管強(qiáng)度水平有所降低,但綜合性能得到提高。
d. 焊接
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼可進(jìn)行電弧焊或電阻焊,惰性氣體保護(hù)焊是最佳工藝方法,可避免氧化和減少鋁的燒損,以利提高接頭效率。該鋼通常在固溶狀態(tài)下焊接,焊前不必預(yù)熱,但焊后最好固溶處理,而后按實際需求進(jìn)行處理。焊縫強(qiáng)度可達(dá)到基體強(qiáng)度的94%~100%(見表5-74),充填金屬同母材。此鋼亦可進(jìn)行釬焊,焊料為銀一鋰,在900~940℃氬氣下進(jìn)行焊接,焊后進(jìn)行時效處理。
八、物理性能
07Cr17Ni7Al、17-7PH 不銹鋼的物理性能見表 5-75 。
九、應(yīng)用
在航空工業(yè)中用于中溫承力件,發(fā)動機(jī)反推裝置構(gòu)件,閥膜及不銹彈性元件。此外在國外廣泛應(yīng)用航空薄壁結(jié)構(gòu)件、各種容器、導(dǎo)管、閥膜、船軸及壓氣機(jī)盤。在其他領(lǐng)域主要用于不銹、耐蝕高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件,容器,軸類,彈簧等。