沉淀硬化不銹鋼的強化主要是依靠第二相從基體組織中沉淀析出實現的。強化是依靠沉淀相（第二相質點）在基體中造成應力場，這個應力場又和運動位錯之間的交互作用的結果。有的究結果證明，沉淀相在組織中的體積比越大，強化效果越顯著；沉淀相質點的彌散度越大，強化效果越好。
沉淀硬(ying)化不銹鋼的(de)(de)基體(ti)組織有所不同，但是(shi)(shi)，依靠沉淀相強(qiang)化的(de)(de)作用是(shi)(shi)相同的(de)(de)。
可(ke)見，沉淀(dian)硬化不(bu)銹(xiu)鋼的熱處理主要(yao)有兩(liang)個過程，即(ji)先獲取穩定(ding)的基體組織，再(zai)令第二相質點沉淀(dian)析(xi)出。
就上述四個類(lei)型的沉淀(dian)硬化不銹鋼而(er)言，為達到強化的目的，處理的主要過(guo)程可(ke)有如下幾種形式。
一、固溶處理
固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)也常(chang)稱(cheng)A處(chu)(chu)(chu)理(li)（Austenite Conditioning).這是(shi)(shi)對任(ren)何(he)一種沉淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼都要(yao)經歷(li)的(de)(de)一個熱處(chu)(chu)(chu)理(li)過(guo)(guo)程。利(li)用某些(xie)元素(su)(su)（這里主要(yao)是(shi)(shi)作為沉淀(dian)相析出的(de)(de)元素(su)(su)）在高(gao)溫溶解度大、低(di)溫溶解度小的(de)(de)特點，通(tong)過(guo)(guo)高(gao)溫加熱，使可沉淀(dian)元素(su)(su)充(chong)分地溶于基體(ti)組織中，保證在以后的(de)(de)冷卻過(guo)(guo)程中處(chu)(chu)(chu)于過(guo)(guo)飽(bao)和狀態(tai)，為下(xia)一步的(de)(de)時(shi)效(xiao)過(guo)(guo)程中能(neng)大量地彌散(san)析出創造充(chong)分條件(jian)。
以銅(tong)為(wei)例(li)，見(jian)圖5-1,銅(tong)在1096℃時在γ-Fe中的溶解(jie)(jie)度約為(wei)8.2%,850℃時在γ-Fe中的最大溶解(jie)(jie)度為(wei)3.1%,在α-Fe中最大溶解(jie)(jie)度為(wei)2.2%.而在室溫(wen)下(xia)(xia)在α-Fe中的溶解(jie)(jie)度僅為(wei)0.2%左右。由(you)此可見(jian)，含銅(tong)元(yuan)素的鋼自(zi)高溫(wen)快速(su)冷卻到室溫(wen)后，銅(tong)是呈過飽和狀(zhuang)態存在于(yu)基體(ti)中的。在一定條件下(xia)(xia)（如重新(xin)加熱到某一溫(wen)度），銅(tong)將(jiang)沉淀析出。
固(gu)溶處理效果對材料熱(re)處理后的(de)(de)(de)最終結果的(de)(de)(de)影響是重要的(de)(de)(de)，所以，固(gu)溶處理的(de)(de)(de)加熱(re)和冷卻控制應予以注意。
固溶加熱(re)溫度不足或保溫時(shi)間不足，合(he)金元素(su)不能較好地溶解于(yu)(yu)(yu)(yu)基體(ti)(ti)(ti)(ti)中，沉(chen)淀(dian)強化(hua)元素(su)在以后的(de)(de)(de)時(shi)效過(guo)程中的(de)(de)(de)析出量(liang)不足，將影(ying)響(xiang)強化(hua)效果。其中，對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)來說，固溶加熱(re)不足，還會影(ying)響(xiang)基體(ti)(ti)(ti)(ti)強度。固溶加熱(re)溫度過(guo)高使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)晶粒變粗(cu)，使(shi)(shi)固溶處理后的(de)(de)(de)組織粗(cu)大(da)，影(ying)響(xiang)性(xing)能，特別(bie)是使(shi)(shi)沖擊韌性(xing)降(jiang)低。此外，對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，還會因奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)化(hua)溫度高，合(he)金元素(su)過(guo)量(liang)溶解，提高了奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)穩定性(xing)，降(jiang)低了Ms點，會使(shi)(shi)鋼(gang)(gang)中產生過(guo)量(liang)的(de)(de)(de)殘留奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)（對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)）或奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)比例增大(da)（對(dui)于(yu)(yu)(yu)(yu)半(ban)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)沉(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)），同樣會影(ying)響(xiang)最終的(de)(de)(de)熱(re)處理效果和(he)性(xing)能。
固(gu)溶處(chu)理的(de)(de)冷卻(que)，首先應(ying)保(bao)證足夠的(de)(de)冷卻(que)速度，使(shi)沉(chen)淀強(qiang)化元素充(chong)分固(gu)溶于基體(ti)中(zhong)。如果冷卻(que)太(tai)慢，會使(shi)沉(chen)淀強(qiang)化元素在(zai)固(gu)溶冷卻(que)時就析(xi)(xi)出(chu)，這個(ge)過程的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)效(xiao)果遠(yuan)不及以后時效(xiao)過程中(zhong)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)效(xiao)果。固(gu)溶冷卻(que)過程中(zhong)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)，會降(jiang)低最(zui)終的(de)(de)沉(chen)淀強(qiang)化效(xiao)果。但是(shi)，太(tai)快的(de)(de)固(gu)溶冷卻(que)速度對馬(ma)(ma)氏體(ti)沉(chen)淀硬化不銹鋼來說，會因馬(ma)(ma)氏體(ti)轉變(bian)應(ying)力(li)太(tai)大，有(you)產生裂(lie)紋的(de)(de)可能性。
二、調(diao)整處理
調整處(chu)理也常(chang)稱(cheng)T處(chu)理（Transformation treatment),有(you)時也叫相(xiang)變處(chu)理。
所(suo)謂(wei)調(diao)整(zheng)處(chu)理，簡而言之，就(jiu)是調(diao)整(zheng)鋼的(de)馬(ma)氏體(ti)轉變點Ms和Mf。這種方法主(zhu)要用于半奧(ao)氏體(ti)沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)銹鋼，有時也用于馬(ma)氏體(ti)沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)銹鋼。
半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀硬(ying)化不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變點(dian)(dian)(dian)較(jiao)低(di)，固溶(rong)處理(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)組(zu)(zu)織(zhi)基(ji)本上是(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)，基(ji)體(ti)(ti)強(qiang)度(du)較(jiao)低(di)，在(zai)這(zhe)種組(zu)(zu)織(zhi)條件下進行(xing)時(shi)(shi)效處理(li)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化效果不好(hao)。為(wei)此，在(zai)固溶(rong)后(hou)應進行(xing)一(yi)(yi)次以提高(gao)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)點(dian)(dian)(dian)為(wei)目的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)熱處理(li)。眾所周(zhou)知，為(wei)提高(gao)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)點(dian)(dian)(dian)，降低(di)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)穩定性，重要的(de)(de)(de)(de)手段之一(yi)(yi)是(shi)將(jiang)鋼(gang)加熱到一(yi)(yi)定溫度(du)并(bing)保溫，使奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)碳和合(he)金(jin)元素析出，降低(di)基(ji)體(ti)(ti)中合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)。這(zhe)樣，在(zai)冷卻(que)時(shi)(shi)，由(you)于奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)穩定性降低(di)，馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)轉變點(dian)(dian)(dian)提高(gao)，調整(zheng)處理(li)冷卻(que)后(hou)原(yuan)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)將(jiang)轉變成馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。此時(shi)(shi)，半奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)沉(chen)淀硬(ying)化不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)基(ji)體(ti)(ti)組(zu)(zu)織(zhi)基(ji)本上是(shi)馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)。在(zai)此基(ji)礎上再(zai)進行(xing)時(shi)(shi)效處理(li)，會獲得較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)化效果。調整(zheng)處理(li)對馬氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)點(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)(de)提高(gao)作用見圖(tu)5-2。
圖5-2是(shi)半奧(ao)氏體(ti)(ti)沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼0Cr17Ni7Al加(jia)熱溫度(du)(du)對Ms點(dian)的影響關系。有資料報(bao)道，0Cr17Ni7Al 鋼加(jia)熱到(dao)1038℃時，Ms點(dian)約為－196℃;加(jia)熱到(dao)945℃,M.點(dian)約為－73℃;加(jia)熱到(dao)800℃時，Ms點(dian)約為＋90℃.這個結果足可說明用(yong)(yong)加(jia)熱溫度(du)(du)來調整半奧(ao)氏體(ti)(ti)沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼M.點(dian)溫度(du)(du)的重要作用(yong)(yong)。隨著(zhu)M,點(dian)的變化(hua)，冷卻后組(zu)織中(zhong)馬(ma)氏體(ti)(ti)與奧(ao)氏體(ti)(ti)的比例也有明顯變化(hua)，見(jian)圖5-2的下半部分。
所(suo)以，半(ban)奧氏體(ti)沉淀硬化不銹鋼(gang)在固溶處(chu)理后再進行一次調整(zheng)處(chu)理，可獲得基(ji)本上以馬氏體(ti)為基(ji)體(ti)的(de)(de)組織(zhi)，再經時效處(chu)理，即(ji)可保(bao)證(zheng)該種材料(liao)的(de)(de)性能達到(dao)要求。
半奧(ao)氏(shi)體沉淀(dian)硬化(hua)不(bu)銹(xiu)鋼調整處(chu)(chu)理(li)加熱(re)溫度應根據預想的調整處(chu)(chu)理(li)效果來確定（見(jian)熱(re)處(chu)(chu)理(li)工藝部分(fen)）。
三、冷變形處理(li)
冷變形處(chu)理也(ye)常稱C處(chu)理（Cold Working)。
冷變形處理(li)主要用于半奧(ao)氏體(ti)、奧(ao)氏體(ti)、奧(ao)氏體(ti)－鐵素體(ti)沉淀硬化不銹鋼。
冷變形處理就是將材料在固溶處理后進行一定程度的冷變形加工（如冷拉鋼絲、冷軋板等的加工成型），以促進奧氏體向馬氏體的轉變（參見本書第三章第三節奧氏體不銹鋼的冷加工強化及去應力處理部分）。通過冷變形，可使鋼中的奧氏體在Md點轉變成馬氏體。在材料成分一定的條件下，變形程度越大，奧氏體向馬氏體轉變的量越多，對基體的強化程度越大。
半奧氏(shi)體、奧氏(shi)體、奧氏(shi)體－鐵(tie)素體型沉淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)，固溶(rong)處(chu)理(li)后進(jin)行(xing)一(yi)定程度(du)的冷變形，在基體組織(zhi)強化(hua)后再進(jin)行(xing)時效(xiao)(xiao)處(chu)理(li)，可使材(cai)料獲得理(li)想的性(xing)能和強化(hua)效(xiao)(xiao)果。
通過冷變形處理，材(cai)料塑性(xing)、韌性(xing)下降，強度明顯(xian)提高。
四、冷(leng)處(chu)理
冷處理也常稱為(wei)R處理（Refrigeration treatment).
沉淀(dian)硬化(hua)不銹鋼的(de)冷(leng)處(chu)理也是(shi)為(wei)了促(cu)進奧氏(shi)體向馬氏(shi)體特變(bian)。
將固溶處理或固溶處理一調整處理后的沉淀硬化不銹鋼再進行一次低于室溫（通常在-73℃左右）的冷處理，由于冷處理的溫度低于Ms點溫度，使原組織中較穩定的奧氏體向馬氏體轉變，所以，基體組織基本上是馬氏體，然后再進行時效處理，可以保證材料獲得優良的性能和強化效果。
五、時效處理
沉淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼的時效(xiao)處(chu)理也(ye)(ye)常稱(cheng)為H處(chu)理（Hardening treatment),有(you)的也(ye)(ye)叫沉淀硬化(hua)處(chu)理或(huo)硬化(hua)處(chu)理。
時效(xiao)處(chu)理是所有沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不銹鋼(gang)必須進行(xing)的處(chu)理程序，也是沉(chen)淀(dian)硬(ying)化不銹鋼(gang)熱處(chu)理中最重要的處(chu)理程序。
時(shi)效處(chu)理(li)的(de)目的(de)是(shi)使過飽和溶于(yu)基體中(zhong)的(de)沉(chen)淀硬化(hua)(hua)合金元(yuan)素(su)以極細的(de)質點(dian)(dian)(dian)形式析(xi)出(chu)，這種析(xi)出(chu)質點(dian)(dian)(dian)可(ke)能(neng)是(shi)合金元(yuan)素(su)的(de)質點(dian)(dian)(dian)，也可(ke)能(neng)是(shi)金屬間化(hua)(hua)合物的(de)質點(dian)(dian)(dian)。這種析(xi)出(chu)質點(dian)(dian)(dian)的(de)形態與分布(bu)和時(shi)效溫度(du)及保(bao)溫時(shi)間有關。
以(yi)(yi)(yi)銅(tong)為例。銅(tong)過(guo)(guo)(guo)飽(bao)和(he)固溶(rong)于基(ji)體(ti)(ti)中(zhong)時(shi)(shi)，當(dang)加(jia)熱到(dao)(dao)一定溫度(du)，首(shou)先是(shi)過(guo)(guo)(guo)飽(bao)和(he)相(xiang)脫溶(rong)，在(zai)析出銅(tong)顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程中(zhong)，最(zui)初形式是(shi)富鋼(gang)的(de)(de)偏聚區，是(shi)亞穩定相(xiang)，與(yu)(yu)母體(ti)(ti)保(bao)持共格(ge)，當(dang)長(chang)大到(dao)(dao)一定程度(du)時(shi)(shi)，才能(neng)形成(cheng)e-Cu沉淀顆(ke)(ke)粒(li)(li)。這一理論已經(jing)用試驗(yan)予(yu)以(yi)(yi)(yi)證(zheng)實。如(ru)對含1.12%銅(tong)的(de)(de)高(gao)純鋼(gang)經(jing)850℃加(jia)熱后水冷的(de)(de)固溶(rong)處理，在(zai)光學顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)(xia)只能(neng)觀(guan)察到(dao)(dao)多邊形鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)形態，在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)晶(jing)粒(li)(li)內(nei)看不(bu)到(dao)(dao)任何析出物，說明這時(shi)(shi)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)是(shi)含銅(tong)的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)飽(bao)和(he)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)。經(jing)550℃時(shi)(shi)效(xiao)不(bu)同時(shi)(shi)間(jian)，其硬(ying)度(du)會發生(sheng)(sheng)明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)，呈升高(gao)趨勢(shi)，但是(shi)在(zai)光學顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)(xia)的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)組(zu)織(zhi)卻未發生(sheng)(sheng)明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)，仍然(ran)觀(guan)察下(xia)(xia)到(dao)(dao)沉淀析出物，而在(zai)電子(zi)顯(xian)微(wei)鏡(jing)下(xia)(xia)以(yi)(yi)(yi)數十萬倍(bei)觀(guan)察，才能(neng)發現(xian)只有(you)5~25mm的(de)(de)“顆(ke)(ke)粒(li)(li)”，并確認是(shi)銅(tong)原子(zi)偏聚區。進(jin)一步提高(gao)時(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)，便(bian)可(ke)發現(xian)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)基(ji)體(ti)(ti)上有(you)較(jiao)清晰的(de)(de)顆(ke)(ke)粒(li)(li)。更長(chang)時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)則可(ke)發現(xian)E-Cu顆(ke)(ke)粒(li)(li)。如(ru)果(guo)再進(jin)一步提高(gao)時(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)和(he)延(yan)長(chang)保(bao)溫時(shi)(shi)間(jian)，原子(zi)擴散(san)更容易，顆(ke)(ke)粒(li)(li)會進(jin)一步長(chang)大、粗化(hua)(hua)，反(fan)映在(zai)硬(ying)度(du)上呈下(xia)(xia)降(jiang)趨勢(shi)，材料處于過(guo)(guo)(guo)時(shi)(shi)效(xiao)狀態。可(ke)見，沉淀硬(ying)化(hua)(hua)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)時(shi)(shi)效(xiao)效(xiao)果(guo)與(yu)(yu)時(shi)(shi)效(xiao)溫度(du)和(he)保(bao)溫時(shi)(shi)間(jian)有(you)關。見圖5-3。
時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫度和時(shi)(shi)間(jian)(jian)的選擇(ze)是依據對(dui)材(cai)料的強化目標確定(ding)的。時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)溫度對(dui)時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)效(xiao)(xiao)果的影響比時(shi)(shi)效(xiao)(xiao)時(shi)(shi)間(jian)(jian)更明顯。
六、均勻化處理
沉淀硬化(hua)不(bu)銹鋼的(de)(de)均(jun)勻(yun)化(hua)處理主要用于(yu)鑄件。作用是改善鑄件成(cheng)分(fen)和組織的(de)(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性，細化(hua)晶粒，并(bing)使鑄件凝固時形成(cheng)的(de)(de)多邊形鐵(tie)素(su)體趨于(yu)球化(hua)。鑄件經過均(jun)勻(yun)化(hua)處理，對以后(hou)的(de)(de)固溶效(xiao)果(guo)及最終時效(xiao)強(qiang)化(hua)效(xiao)果(guo)有積極的(de)(de)作用。
均(jun)勻(yun)化(hua)處理溫度一(yi)般(ban)選在1060~1150℃。
七、焊后熱處理
沉(chen)淀硬化不(bu)銹鋼(gang)的(de)焊(han)后(hou)熱處理包(bao)含(han)鑄(zhu)件(jian)補(bu)焊(han)后(hou)或結構件(jian)焊(han)接(jie)后(hou)的(de)熱處理。
焊后(hou)熱(re)處(chu)理(li)的(de)(de)目的(de)(de)和作用依(yi)焊接或鑄件補焊前(qian)材(cai)料的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)狀(zhuang)態(tai)而(er)確定(ding)。焊前(qian)材(cai)料未(wei)經過固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)，焊后(hou)應進行固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)和時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，以(yi)保證(zheng)母體及焊縫（或補焊處(chu)）達到要求的(de)(de)性(xing)能，如果(guo)焊前(qian)材(cai)料經過了固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)或固(gu)溶(rong)時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)，則焊后(hou)可采用時(shi)效(xiao)處(chu)理(li)或略(lve)低(di)于(yu)時(shi)效(xiao)溫度的(de)(de)去(qu)應力處(chu)理(li)。
上(shang)(shang)面介紹了(le)沉淀硬化不銹鋼(gang)(gang)常見(jian)的幾種熱(re)處(chu)理方式，實際上(shang)(shang)，應根據鋼(gang)(gang)的具(ju)體(ti)類(lei)型、制品特(te)性等(deng)因素，采用不同組合方式。另外，沉淀硬化不銹鋼(gang)(gang)的熱(re)處(chu)理方式，習慣上(shang)(shang)以英文字母表(biao)(biao)示(shi)，在(zai)溫(wen)度表(biao)(biao)示(shi)上(shang)(shang)常以℉(華氏度）或℃(攝氏度）表(biao)(biao)示(shi)，有(you)時需冷變(bian)形時，對冷變(bian)形量也有(you)表(biao)(biao)示(shi)。舉(ju)例如下。
［例1] A+H500(用℃表示(shi)(shi)時）或(huo)A+H930(用℉表示(shi)(shi)時）
即為固(gu)溶處理(li)后再(zai)經(jing)500℃(930F)的時效處理(li)。常(chang)用于馬氏體(ti)沉淀硬化不銹(xiu)鋼。
［例2] A+TH500
即為固溶處(chu)理后經(jing)調整處(chu)理，再(zai)經(jing)500℃時效處(chu)理。常(chang)用于(yu)半奧氏(shi)體沉淀(dian)硬化(hua)不銹鋼。
［例3]A+C,H500
即為固(gu)溶處理后經(jing)50%冷變形，再經(jing)500℃時(shi)效處理。常用于(yu)奧氏(shi)體沉淀硬化不銹鋼。
［例(li)4]A+T+RH500
即為固溶處理(li)后(hou)經調整處理(li)，－70℃的冷處理(li)和500℃的時效處理(li)。常用于(yu)奧氏體沉淀硬化不銹鋼。
