半奥氏体析出硬化不锈钢的性能与应用

和马氏体PH钢相同，半奥氏体PH钢凝固时也得到初析铁素体^[3，8]，在高温时转变为奥氏体。但在17-7PH、15-7Mo、AM350和AM355等钢中一些铁素体（5%～15%）会残留到室温^[8]。图8-3示出了热轧17-7PH不锈钢在各种热处理条件下的微观组织。在各种情况下都可见到铁素体细条。在1040～1065℃（1900～1950℉）温度下固溶退火可以使一些铁素体转变为奥氏体并使奥氏体均匀化。从固溶退火温度冷却到室温，大部分奥氏体不发生相变，这种状态通常称为状态A，在状态A（厂家一般以这个状态供货）的条件下，钢比较软，延性较好（见表8-3），可以容易地进行加工、冷压成形或焊接。冷压成形时可能会导致一些马氏体相变。

图8-3 热轧17-7HP（UNS17700）半奥氏体不锈钢的微观组织

a）955℃（1750℉）退火，铁素体在含有一些马氏体的奥氏体基体中 b）退火后冷冻至-73℃（-100℉）铁素体在马氏体基体中 c）退火后在510℃（950℉）时效铁素体在析出硬化后的马氏体中

（引自Linnert^[3]）

对半奥氏体PH不锈钢的硬化处理要比马氏体PH不锈钢更为复杂。由表8-3可见热处理一般分三步：第一步把钢加热到一个温度以“调整奥氏体状态”（To condition the austenite），所谓“调整奥氏体状态”就是在此温度停留一定时间，使在状态A下固溶的一些碳形成碳化物析出而导致Ms温度上升^[8]。譬如把处于状态A的17-7PH钢加热到760℃（1400℉），保温90min就能析出足够的碳化物把Ms温度提高到高于室温。第二步冷却到15℃（55℉），使奥氏体将近全部转变为马氏体。第三步再加热到一个较低的温度，如566℃（1050℉），以完成主要的析出反应，然后再一次冷却，使钢具有很高的强度（见表8-3）。(www.xing528.com)

对于某些PH不锈钢，如17-7PH和15-7Mo等，有另一种硬化途径：把钢加热到一个更高的温度，如955℃（1750℉），来调整奥氏体状态。结果只有较少的碳化物析出而得到的Ms较低，这样就要深冷到-73℃（-100℉）才能使马氏体相变将近完成。然后在比上一种硬化方法的第三步温度低一些的温度，如510℃（950℉），来进行析出反应使钢充分硬化。这种硬化方法可以得到比前述方法更高的强度（见表8-3）。

另一种硬化半奥氏体PH不锈钢的方法是对原来处于状态A的钢施以大压下量的冷轧，这就可以不调整奥氏体状态就产生马氏体相变。钢厂可以用这种状态供货，称为状态C。在状态C，钢的屈服强度可高达1310MPa（190ksi），而仍有大约5%的断后伸长率。这样就可以在时效前进行弯曲和其他变形。此后只需要再进行一次较低温度的时效处理，典型的是在480℃（900℉）进行。这种硬化方法只能用于薄板金属产品，但对17-7PH和15-7Mo钢，在各种强化方法中，这种方法可以得到最高的强度，屈服强度可达1830MPa（265ksi）^[15，16]。

AM350、AM355钢与其他半奥氏体PH钢有些不同。像其他半奥氏体PH钢一样，两种钢都要求深冷到-73℃（-100℉），以促进马氏体相变。ASTMA693对AM355钢规定了一种调整奥氏体状态的处理，但对AM350钢没有规定。两种钢时效时都认为是析出了氮化物^[8]，而时效结果抗拉强度不是升高了，而是降低了（见表8-3），但它们的屈服强度提高了。

在其他钢中，主要强化析出相取决于成分。在17-7PH钢中，报道的析出相不是β-NiAl而是一种有序体心立方相^[8，17]。在15-7Mo钢中，报道的析出相是β_- NiAl和Ni₃Al^[8]。和马氏体PH不锈钢相似，半奥氏体PH不锈钢在较高的时效温度处理时也发生奥氏体逆相变。Underwood等在参考文献[17]中指出：在加热到425℃（800℉）或者480℃（900℉），保温长达500h，17-7PH不锈钢的磁响应几乎保持恒定值，不随加热温度下的时效时间而改变，而加热到540℃（1000℉），随时效时间增加，磁响应有所下降；加热到595℃（1100℉），随时效时间增加，磁响应剧烈下降。然而在这一较高的温度下时效后，和马氏体PH钢相似，强度下降了。这样就说明：Hochanadel等^[9]认为强度下降是由于奥氏体的逆相变，而不是由于析出物粗化和共格破坏造成的，这个结论对于半奥氏体不锈钢可能也是正确的。