沉淀硬化鋼常用牌號：

17-4PH/0Cr17Ni4Cu4Nb/05Cr17Ni4Cu4Nb/AISI630,UNS S17400/SUS630/X5CrNiCuNb16-4/PH15-7Mo/（UNS S15700、SUS 632）0Cr15Ni7Mo2Al/ AM-350(UNS S35000/SUS 633)0Cr16Ni4Mo3N/17-7PH(SUS 631) 07Cr17Ni7Al/UNS S17700/AISI 631/ PH13-8Mo/0Cr13Ni8Mo2Al（UNS S13800、XM13/04Cr13Ni8Mo2Al/15-5PH（UNS S15500、XM12）1.4545/XM-12/05Cr15Ni5Cu4Nb/0Cr15Ni5Cu4Nb/Custom-455/00Cr12Ni8Cu2TiNb /AM-355(634型) AM350/0Cr16Ni4Mo3N
沉淀硬化奧氏體耐熱鋼

沉淀硬化奧氏體耐熱鋼是在奧氏體基體上通過第二相沉淀強化的耐熱鋼，用于制造600～750℃的燃氣輪機部件。沉淀硬化奧氏體耐熱鋼是在18/8和18/12鉻-鎳不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。為保證有足夠的抗yang化性，鉻含量均在12%以上，加入足夠量的鎳以穩(wěn)定奧氏體組織。根據(jù)鎳含量不同，有低鎳、25%、35%、45%不同類型，第二相沉淀強化元素有鈦、鋁、鈮、釩等，固溶強化元素有鎢、鉬等，還有硼、鋯、鈰、鎂等微量元素強化晶界。根據(jù)強化相的類型，又可分為碳化物沉淀硬化奧氏體耐熱鋼和金屬間化合物沉淀硬化耐熱鋼兩大類。

沉淀硬化奧氏體鋼的分類

碳化物沉淀硬化奧氏體耐熱鋼

以碳化物形成元素釩、鈮和鉬形成的MC和M23C6型碳化物作為強化相，使用溫度650℃。為保證足夠高的高溫強度，必須有足夠高的碳化物體積分數(shù)，故這類鋼的碳含量應(yīng)保持在0.4%左右。代表性的中國牌號為GH36，它是一種節(jié)鎳型的Fe-13Cr-8Ni-8Mn鋼，并含有強化元素鉬、釩和鈮。其中鉬主要是起固溶強化作用，鉬含量約為1.4%。釩和鈮含量分別約為1.4%和0.4%，王要起沉淀強化作用。GH36鋼中最主要的碳化物是Vc，其中溶有部分鈮和鉬，隨鋼中釩含量增加，鋼的高溫強度增加，VC析出量最多時(670~750℃)與最大硬度相符，其顆粒從幾個nm到20nm。第二種碳化物是M23C6，其成分為(Cr，F(xiàn)e，V，Mo)23C6復(fù)合碳化物，最高形成溫度為900℃。鉬的溶入促進了M23C6的強化效應(yīng)。第三種碳化物為NbC溶有部分釩和鉬，鈮雖有固溶強化作用，但過量易生成一次粗大的NbC或Nb(C，N)夾雜物，不利于鋼的強化。VC和M23C6只有在相當高溫度下才能溶解，所以固溶溫度在1120～1140℃保溫80min。時效處理采用二次時效熱處理制度，即650~670℃時效14～16h后升溫到770～800℃時效14~20h，然后空冷。此時鋼中主要強化相為1%左右的彌散分布的VC和3%左右顆粒稍大的M23C6以及0.3%左右的難溶解的NbC或Nb(C，N)。為限制NbC或Nb(C，N)出現(xiàn)，應(yīng)控制低的氮含量和N3gN的碳含量和不太高的氮含量，氮含量增加不僅使鋼的強度低，而且持久塑性也顯著下降。為改善鋼的性能，加入少量鋁(約0.3%)以固定氮，減少Nb(C，N)夾雜物，可以更好發(fā)揮釩和鈮的強化作用。同時加入微量鎂(0.003%～0.005%)可強化晶界，提高鋼的持久塑性。

此外，還有鐵一鉻一鎳一鈷基的碳化物沉淀硬化型耐熱鋼如美國的S-590(含有0.4%碳、21%鉻、20%鎳、20%鈷、4%鎢、4%鉬、4%鈮)，其沉淀強化相為NbC。另一類型是借溫加工來促進碳化物沉淀強化的中國耐熱鋼G18B(含有0．4%碳、13%鉻、13%鎳、10%鈷、2.5%鎢、2%鉬、3%鈮)，其沉淀強化相亦為NbC。

金屬間化合物沉淀硬化奧氏體耐熱鋼

以金屬間化合物γ’-Ni3(Ti，A1)作為主要沉淀強化相，用于溫度在650～750℃甚至更高的溫度運轉(zhuǎn)的燃氣輪機部件。由于加入大量鐵素體型強化元素如鎢、鉬、鈦、鋁和鈮等，為保證基體奧氏體組織的穩(wěn)定性，加入了大量的鎳，其基體根據(jù)鎳含量不同可分為Fe-15Cr-25Ni、Fe-15Cr-35Ni等，加入鈦和鋁主要是為形成γ’-Ni3(Ti，A1)金屬間化合物，以便經(jīng)過時效處理產(chǎn)生沉淀強化。圖為cr15Ni25鋼加入鈦和鋁所形成的各種金屬間化合物。其中能作為沉淀強化相的是溶有鈦和鋁的γ’-Ni3(Ti，A1)相，長時間后γ’-Ni3(Ti，A1)相會轉(zhuǎn)變成η-Ni3Ti相而出現(xiàn)胞狀沉淀組織，使沉淀強化效果消失。一般A1/Ti小于1，鋁有穩(wěn)定γ’-Ni3(Ti，A1)的作用。過量的鋁又會形成Ni2A1Ti和Ni(A1，Ti)相，易聚集長大，不能作為沉淀強化相。這類鋼中γ’相的體積分數(shù)不超過20%，因而限制了進一步提高鋼高溫強度。進一步合金化還單獨或同時加入鎢和鉬以固溶強化來提高其高溫強度和使用溫度。鎢和鉬除有形成Laves相傾向外，還可能形成σ相和μ相，使鋼失去組織穩(wěn)定性，甚至造成脆化效應(yīng)。通過調(diào)整成分或細化晶粒減輕σ相在晶界密集程度，是保證鋼在高溫長期使用安全的重要措施。鉬能改善由鈦引起的低塑性和缺口敏感性。鋼中加入晶界強化元素硼、鋯、鈰、鎂等，其中硼含量不宜過高，否則在晶界易形成硼化物低熔點共晶而產(chǎn)生熱脆。這些微量元素可改善鋼的持久塑性和強度，消除缺口敏感性。硅作為殘留元素在鋼中存在，當其含量在上限時易生成Ni14Ti9Si6的G相，消耗主要強化元素鈦及奧氏體形成元素鎳，且G相性脆，要嚴格控制其生成。由于這類鋼的組織穩(wěn)定性較差，γ’-Ni3(Ti，A1)易生成η-Ni3Ti的不利轉(zhuǎn)變和微量脆性相析出傾向，限制了鋼在較高溫度下的強化，只能在650～750℃的中溫范圍使用。

Crl5Ni25鋼加入鈦和鋁形成的各種金屬間化合物