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沉淀硬化不銹鋼 ｜PH stainless steel

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，可以通過熱處理強化，此類鋼具有高強度、足夠的韌性和適宜的耐蝕性。主要應用于宇航工業(yè)和一些高技術產(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，其強化手段主要是靠金屬間化合物析出，且熱處理簡單。

產(chǎn)品分類 / 用途

Ferrium S53

 Ferrium S53是20世紀末由美國Qust Tak公司基于計算的材料設計技術研發(fā)出的一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼，Carpenter技術公司提供產(chǎn)品，用以滿足美國航母艦載機用的高強、高韌且在海洋大氣環(huán)境下使用的超高強度不銹鋼。航母艦載機關鍵結構件常用300M、Aermet 100等超高強度鋼制作，但這類鋼很容易受腐蝕，都必須采用嚴重危害環(huán)境且費用昂貴的氰化鍍鎘工藝，還需長期維修，而Ferrium S53的力學性能等于或優(yōu)于傳統(tǒng)的超高強度鋼，如300M和SISI4340（表9.63），且耐蝕性能顯著高于300M和SISI4340。

表 63.jpg


 Ferrium S53 鋼采用雙真空冶煉，以保持高的純潔度。該鋼一般使用精鍛機開坯，部件則使用模鍛成形。


 Ferrium S53鋼的熱處理工藝采用真空淬火和真空回火以防止表面脫碳，推薦的淬火加熱溫度為（1085±15）℃，保溫時間為1h，在油中淬火，冷至室溫后進行-73℃或更低溫度的冷處理，時間為1～3h，冷處理后在空氣中回溫至室溫，目的是使馬氏體盡可能轉(zhuǎn)變完全。實際上經(jīng)過上述處理后，鋼中仍存在少量殘余奧氏體，然后回火2次。


 Ferrium S53鋼的二次強化主要依靠回火時析出與基體共格的納米級M2C型碳化物，這主要依靠鉬、鎢、釩含量的合理設計；鈷和鎳的含量可以控制Ms點的溫度，使鋼在淬火后獲得盡可能多的高位錯密度的板條馬氏體組織。


 第一次的回火溫度為500℃（3h），油中冷卻，再在-73℃或更低溫度進行冷處理，時間為1～3h，冷處理后在空氣中回溫至室溫。回火過程中在430℃以上開始析出強化相M2C型碳化物，強度和硬度在回火溫度為490℃左右達到峰值。在回火過程中殘余奧氏體逐漸分解和減少并轉(zhuǎn)化為細小的薄膜狀，在490℃以上開始，逆轉(zhuǎn)變奧氏體薄膜在馬氏體板條間形成，更高溫度回火時將出現(xiàn)M23C6型碳化物，鋼的強度下降。第二次回火的目的是使組織穩(wěn)定，回火溫度為482℃（12h），在空氣中冷卻。


 Ferrium S53鋼不但有高的強度和韌性，其疲勞性能和缺口疲勞性能也優(yōu)于300M鋼。該鋼的成分設計可使其在腐蝕環(huán)境下生成結構為尖晶石的鈍態(tài)氧化膜中富集盡可能多的鉻，析出的M2C型碳化物的尺寸應小于鈍化膜的厚度。Ferri-um S53鋼在海水和海洋大氣中具有高的耐蝕性和耐應力腐蝕性能，其耐蝕性能相當于15-5PH H900鋼。


 Ferrium S53鋼已用于包括飛機起落架在內(nèi)的多種重要部件。