15-5PH/PH13-8Mo沉淀硬化型不銹鋼的高強度研究
新聞來源：www.tjhbrc.com 發布時間：2017-07-13 23:09 瀏覽量：
高強度不銹鋼采用了低碳馬氏體相變強化和時效強化效應疊加的手段，是強度與韌性匹配最好、耐腐性能最佳的金屬結構材料。
高強不銹鋼按照強度可以劃分為三個等級: 低強度等級在 1000～1400 MPa; 中強度級別1400～1700 MPa; 超高強度等級大于1800 MPa。
一．低強度等級，以15-5PH 沉淀硬化不銹鋼為典型。
此類不銹鋼合金化的特點是采用 15% 左右的鉻來保證鋼的耐腐蝕性能，5%左右的鎳含量起到平衡相圖，使鋼在室溫得到馬氏體組織，同時降低鋼中 δ-鐵素體，加入 4%左右的銅，起到強化作用，少量的鈮可以與碳形成MC 相，起到釘扎晶界，細化晶粒的作用。經過時效后析出了大量的面心立方結構、與馬氏體基體間滿足K-S 位向關系的富銅相，起到強化作用。15-5PH 鋼用于環境溫度 300℃ 以下或腐蝕環境下的零件，以更高的材料強度實現減重。由于該鋼成本低廉，耐蝕性好，而且可以通過改變熱處理工藝獲得不同強度，為設計選材提供了更加寬泛的空間，因此在國內外飛機上應用最為廣泛，例如波音 737-600 型機翼梁、機身框架，波音767 主起落架前軸頸支架的鋼銷，F-15 艙蓋鎖閂、高強度螺栓、彈簧等各類零配件。
二．中強度等級，以 PH13-8Mo 沉淀硬化不銹鋼為典型。
此類鋼采用低碳的合金化設計，采用 13%左右的鉻來保證鋼的耐蝕性，8% 左右的鎳來彌補由于低碳而引起相圖的不平衡，降低 δ-鐵素體含量，使鋼得到板條馬氏體組織，加入2% 鉬和 1% 鋁，在鋼中形成 NiAl 相和 Ni3Mo 相起到強化作用。PH13-8Mo 鋼內形成板條馬氏體組織和大量的位錯，纖細的馬氏體板條不但可以保證鋼的強度，還起到韌化作用。在鋼中有大量的NiAl 相彌散的析出，并釘扎位錯線，起到強化作用。PH13-8Mo 沉淀硬化不銹鋼是應用范圍廣、應用部件多、用量大、強度高、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能結合好的沉淀硬化不銹鋼，適合于制作要求高的屈服強度、高的韌性、無各向異性的大截面構件和高應力緊固件，已成為國外軍機和民機的必選材料。我國“梟龍”戰機主承力機身框和機翼承力梁也采用該鋼制造，并已被選定在新一代戰斗機的內埋式武器彈射機構、舵面驅動機構、發動機的傳力銷等關鍵承力耐蝕結構件上采用。
三．超高強度等級，以F863 鋼為典型。
這類鋼中，C≤0.05%，S、P、Si、Mn 含量盡量低，合理的鉻與鎳的當量配合，添加2% 左右的鉬使鋼獲得時效強化，同時能使鋼保持良好的韌性及耐海水腐蝕性能。為了充分實現鉬的強化作用，還添加一定量的鈷和少量的鈦。
F863 鋼是目前國內外強度級別最高的新一代超高強度不銹鋼，具有很好的耐蝕性、焊接性能，同時具有較高的斷裂韌性，可以為新一代武器裝備更新換代、零部件的升級提供穩定的材料，在航天大型運載火箭動力連接裝置、魚雷發射裝置、潛射型巡航導彈等國防武器裝備中都具有潛在的用途。