Funk和Granger[1]把第一种商业用析出硬化不锈钢的开发归功于Smith等[2],美国钢铁公司把它市场化并称其为“不锈W”,它的成分(质量分数)大致为17%Cr、7%Ni和0.7%Ti,和当今所知的635(UNS S17600)不锈钢最接近。在这类钢中钛是形成析出硬化的合金元素。在不久以前发现铝、铜和铍也可以产生类似的效应[1]。含铍的钢V2B[名义成分(质量分数):19%Cr,10%Ni,3%Si,3%Mo,2%Cu,0.15%Be]只用于生产铸件,现在已完全不用了,这可能是出自铍对健康有害的考虑。
有很多年,人们认为只有在马氏体组织和铁素体组织中才可能得到析出物[1],然而第一个析出硬化钢出现后的10年,Linnert[3]注意到开发出来的两种析出硬化型奥氏体不锈钢。一种叫17-10P的钢,名义成分(质量分数)是17%Cr、10%Ni和0.25%P,由形成磷化物而得到析出硬化。然而由于凝固裂纹的问题被淘汰了。另一种是3311钢,名义成分是22%Cr、23%Ni、3.25%Al,但也被淘汰了。
析出硬化型(PH)不锈钢的得名是由于其强度中一个重要部分来自于析出反应。因为这些钢都含有在热处理时能形成细小析出物的元素,所以被分为一类。大部分钢的硬化也同时来自于马氏体。析出硬化不锈钢经常用后缀PH来标识,并可由钢的主导组织来分成亚类:马氏体、半奥氏体和奥氏体析出硬化型不锈钢。Linnert[3]指出现在已淘汰的V2B铸钢具有铁素体-奥氏体双相组织,但这种组织在当今商业析出硬化型不锈钢中已不再使用。
析出硬化型不锈钢可以达到很高的抗拉强度,某些级别钢可以超过1520MPa(220ksi),在进行了合适的热处理后,这些钢在得到高强度的同时还能具有好的延性和韧度。尽管奥氏体型PH钢可用于高达650℃(1200℉)或更高的温度,但典型的连续工作温度的上限大约是315℃(600℉)。大多数PH不锈钢的耐腐蚀性能可以达到奥氏体不锈钢304的水平,当要求耐腐蚀性时必须小心控制热处理条件,因为它影响这个性能。马氏体型PH钢普遍用于制造阀、齿轮、花键和轴等。半奥氏体型PH钢用于压力容器、飞机机架和外科手术器械等。奥氏体型PH钢则用于制造喷气发动机骨架、导弹部件和汽轮机叶片等,譬如空间飞船的发动机使用大量的奥氏体PH钢A-286,也叫660钢。(www.xing528.com)
尽管PH型不锈钢具有高强度和高耐蚀性的综合性能,但其使用还是不如其他类型的不锈钢普遍。很多马氏体型和半奥氏体型钢用于空间工业和国防工业。例如在自导式火箭上用于驱动机翼、机舵和其他导向系统的高压气瓶(工作瓶)就由PH型不锈钢制造。核潜艇上的导弹发射管也由PH钢(常用17-4PH)制造。PH钢具有的高比强度和耐腐蚀性的综合性能,能满足这些部件的要求。
由于许多PH钢是由马氏体和析出反应来强化的,因而制造时就比其他不锈钢困难,而要求特殊的热处理,譬如某些钢要求焊后热处理前进行深冷,以保证残留奥氏体全部相变。又由于这类钢用量少,加工过程复杂,一般要比其他类型不锈钢应用成本高。它们最常用于那些高强结构钢满足不了的,要求耐腐蚀性的地方。
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