沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)是一類(lei)(lei)含沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)元素(su)(Cu、Al、Ti、Nb)的鐵鉻鎳合金,可(ke)(ke)以通過(guo)熱處(chu)理(li)強化(hua),此類(lei)(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有高強度、足夠的韌(ren)性和(he)適宜的耐蝕性。主要(yao)應用(yong)于宇航工業(ye)和(he)一些高技術產業(ye)。 沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)可(ke)(ke)區分為馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)、半奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)三種主要(yao)類(lei)(lei)型,近年(nian)(nian)來(lai)又(you)出(chu)現了(le)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)硬化(hua)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。在馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)沉(chen)(chen)淀(dian)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中,基于馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)時效鋼(gang)(gang)的經驗(yan),近年(nian)(nian)來(lai)出(chu)現了(le)馬氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)時效不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),與前者比較,后者碳含量較低,其強化(hua)手段主要(yao)是靠金屬(shu)間化(hua)合物析出(chu),且熱處(chu)理(li)簡(jian)單(dan)。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼是一種馬氏體沉淀(dian)硬化不(bu)銹鋼,該鋼易于調整強度級別,它的強度可通過變動熱處理工藝予以調整。馬氏體相變和時效處理形成沉淀硬化相是其主要強化手段。由于 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的低碳、高鉻且含銅,故其耐蝕性較Cr13型及9Cr18不銹鋼、1Cr17Ni2馬氏體鋼為好。此外,該鋼衰減性能好,抗腐蝕疲勞及抗水滴沖蝕能力優于12%Cr馬氏體鋼,焊接工藝簡便,易于加工制造,但較難進行深度冷成型。0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼主要應用于既要求具有不銹性又要求耐弱酸、堿、鹽腐蝕的高強度部件。如汽輪機末級動葉片以及在腐蝕環境下,工作溫度低于300℃的結構件。
一、化學(xue)成分
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的化學成(cheng)(cheng)分(fen)列(lie)于(yu)表(biao)5-2,在不同標準中,化學成(cheng)(cheng)分(fen)有(you)所差別,與(yu)美國標準比(bi)較,磷(lin)低于(yu)美國標準水平(ping)。
二(er)、室溫(wen)力學(xue)性能(neng)
標準中規定的(de) 0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼(gang)的(de)室(shi)溫拉伸情(qing)況見表(biao)5-3。一些實測(ce)數據見表(biao)5-4和表(biao)5-5。
三(san)、疲勞性能(neng)和(he)斷裂(lie)韌性
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不(bu)(bu)銹鋼(gang)的疲(pi)勞(lao)性能見(jian)(jian)表5-6至表5-8,在不(bu)(bu)同介(jie)質(zhi)和試(shi)驗條件(jian)下的疲(pi)勞(lao)行為見(jian)(jian)圖(tu)5-2至圖(tu)5-4。
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不(bu)銹鋼的疲勞(lao)裂紋擴展速率見圖 5-5。
不同時效(xiao)狀(zhuang)態的(de)Kic 和 Kiscc 見表 5-9。
四、高溫力學性能
a. 高溫(wen)瞬時拉(la)伸性能(neng)
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 銹(xiu)鋼的高溫瞬時拉(la)伸性能(neng)見(jian)表(biao)5-10、表(biao)5-11和(he)圖5-6。
b. 持久和蠕變(bian)性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的高(gao)溫長(chang)時力(li)學性能(neng)見表(biao)5-12、表(biao)5-13和圖5-7。
五、低溫力學性能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹(xiu)鋼的(de)低溫拉伸(shen)性能圖5-8。
六(liu)、耐蝕性
a. 均勻腐蝕(shi)
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不(bu)銹鋼的均勻腐蝕行為見表(biao)5-14、表(biao)5-15。
b. 應力(li)腐(fu)蝕(shi)
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼在硫化氫環境中的(de)應(ying)力腐蝕和(he)鋼的(de)屈(qu)服強度的(de)關系(xi)見圖 5-9 。
七(qi)、工藝性能
a. 熱(re)加(jia)工(gong)
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的熱(re)加工(gong)(gong)溫度為1000~1170℃,對于(yu)大(da)截(jie)面(mian)尺(chi)寸(≥75mm)或形狀復(fu)雜(za)的部件,熱(re)加工(gong)(gong)后應(ying)及時回爐(lu)加熱(re)到原熱(re)加工(gong)(gong)溫度,隨后緩慢冷卻。
b. 熱(re)處理
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼的相(xiang)變臨界(jie)點列于表5-16。熱處理制度見表5-17。
在固(gu)溶后(hou)鋼(gang)獲得A狀態(馬氏體)后(hou),隨后(hou)可(ke)進行(xing)時效(xiao)處理(li),亦可(ke)以在固(gu)溶后(hou)采用(yong)過時效(xiao)處理(li)后(hou)再重復(fu)固(gu)溶,而(er)后(hou)熱處理(li)的方式(shi)。(0Cr17Ni4Cu4Nb)17-4PH不銹鋼(gang)可(ke)采用(yong)不同(tong)的時效(xiao)處理(li)調整其強度水平,見圖5-10。
八、物(wu)理(li)性(xing)能
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不銹鋼(gang)的物理性能見表 5-18 。衰(shuai)減性能見表 5-19 。
九(jiu)、應用
0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb、17-4PH 不(bu)銹鋼(gang)為(wei)汽輪(lun)機(ji)低(di)末級葉(xie)片的(de)首(shou)選材料,是在(zai)腐(fu)蝕(shi)條件下工(gong)作溫度(du)低(di)于300℃的(de)結構材料。此(ci)外它(ta)是在(zai)既(ji)要求(qiu)有不(bu)銹性及(ji)耐弱酸、堿、鹽(yan)腐(fu)蝕(shi)又要求(qiu)具(ju)有高強度(du)的(de)環(huan)境下工(gong)作的(de)部件的(de)主要結構材料。在(zai)反應堆環(huan)境中主要用于控制棒(bang)驅動機(ji)構的(de)耐磨、耐蝕(shi)的(de)高強度(du)部件。