17-7PH、07Cr17Ni7Al 與PH15-7Mo、07Cr15Ni7Mo2Al 系最先開發的半奧氏體沉淀硬化不銹鋼,其力學性能見表9.18~表9.20。這兩種鋼有三種熱處理工藝:
1. 固溶處理(1063±15)℃十較低溫調整處理(760℃)+時效。時效溫度為510℃,若需要較高的塑性和韌性,時效溫度可提高至565℃。
2. 固溶處理(1063±15)℃+高溫調整處理(955℃)十時效(510℃)。必須指出,當Ms點高于室溫時,熱處理過程中應注意室溫停留對奧氏體穩定化的影響,調整處理后不得在室溫停留過長時間才進行冷處理,應使馬氏體轉變開始與結束的時間不超過1h,否則在隨后的時效處理時得不到應有的力學性能。
3. 固溶處理(1063±15)℃+冷變形十時效(482℃)。
第(2)種熱處理制度可以獲得良好的綜合力學性能,并且有較高的高溫持久強度,這是因為采用了較高的調整溫度和控制了較低的時效溫度。第(1)種熱處理制度采用較高的時效溫度,有較高的塑性和韌性。采用第(3)種熱處理制度由于綜合應用了馬氏體相變強化、冷作硬化和沉淀強化,可得到最高的室溫和高溫短時強度,但塑性和韌性較低,由于冷變形組織穩定性較低,高溫下持久強度下降較迅速。PH15-7Mo鋼由于含有鉬,在高溫下持久強度比17-7PH鋼高。
17-7PH和PH15-7Mo鋼具有高的強度并得到較廣泛的應用,但它們存在明顯的缺點,即在σb超過1380MPa時,鋼的缺口敏感性增加,經熱處理后在315~425℃長期使用時產生脆化傾向。表9.67為三種半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的抗拉強度與缺口敏感性,這三種鋼經510℃時效后的抗拉強度相近,但其缺口敏感性卻大不相同,17-7PH和PH15-7Mo這兩種鋼的缺口敏感性遠高于PH14-8Mo鋼。當三種鋼處理成具有相同的缺口敏感性時,PH15-7Mo鋼可以利用的強度水平高于17-7PH鋼117MPa鋼,遠低于PH14-8Mo鋼。缺口敏感性這一指標可以直接反映這些鋼在海洋大氣環境條件下的抗應力腐蝕性。
試驗研究證明,17-7PH和PH15-7Mo鋼在時效或加熱時,相界和晶界上有碳化物或其他雜質元素的析出物,引起鋼的塑性降低,導致缺口敏感性增高。PH15-7Mo鋼雖加入2.25%Mo,但并未完全改善在315~425℃的回火脆性傾向,在這個溫度范圍長時間保溫仍然會產生缺口敏感性。
為克服17-7PH和PH15-7Mo鋼的上述缺點,發展了高強度和高韌性的PH14-8Mo鋼,可以在保持高比強度的條件下,兼有優良的韌性和中溫下的穩定性。