马氏体钢17-4ph,17-7ph等材料的热处理制度和力学性能 详细

供17-4PH/AISI 630圆钢、环件、锻件、钢带、钢板、螺栓紧固件等 UNS S17400/17-4PH/AISI630/SUS630/0Cr17Ni4Cu4Nb, 630合金是由铜、铌/钶构成的沉淀硬化马氏体不锈钢，具有高强度、硬度（高达300 0 C/5000 C）和抗腐蚀等特性。经过热处理后，产品的机械性能更加完善，可以达到高达1100-1300 mpa (160-190 ksi) 的耐压强度。这个等级不能用于高于300 0C (572 0F) 或非常低的温度下，对大气及稀释酸或盐都具有良好的抗腐蚀能力，它的抗腐蚀能力与304 和430 一样。一般用于制造耐腐蚀性要求高,同时又要求强度高的零部件，如轴类、阀杆、机械零部件、汽轮机、水刀、喷丝板等。（本公司材料全部采用二次电渣重熔处理）

5不锈钢的海洋腐蚀[5]

海洋腐蚀主要指金属在海洋环境下所发生的腐蚀，是一人复杂的电化学过程。海洋腐蚀就其环境发球湿腐蚀，其性质是电化学腐蚀[5]。不锈钢在海洋工程中的应用日益增多，许多重要的海洋工程设备，如热交换器、螺旋桨、泵和阀门等采用耐海水腐蚀的不锈钢。国内广泛应用的耐海水腐蚀不锈钢有奥氏体不锈钢，高纯铁素体不锈钢，双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

从海洋腐蚀环境角度出发，沿垂直方向将海洋分为五个不同特性的腐蚀区带，如下图

图1海洋腐蚀环境划分示意图[6]

5.1不锈钢的海水腐蚀性能

不锈钢是易钝金属，其腐蚀规律与碳钢和低合金钢不同，海水中大量的Cr-对依靠钝化防腐蚀的合金破坏极大，一般是全浸区最重（Cl-离子最多，）潮差区次之，飞溅区最轻。不同海域的环境因素及海生物附着对不锈钢的腐蚀敏感性产生重要影响。不锈钢在海水中的耐蚀性通常高Cr钢优于低Cr钢，Ni-Cr钢优于Cr钢，随着Ni、Cr含量的提高耐蚀性增加，降低含C量可提高不锈钢耐蚀性，不锈钢中加入Mo能提高钝化膜对Cl-的抵抗力[6]。对于不锈钢来说，提高Cr含量、加入Ni\Mo元素，或降低C含量，能增强不锈钢的钝化能力，并提高不锈钢的耐海水腐蚀性能。钝化能力较强的不锈钢海水腐蚀电位较正。与“在海水中稳定电位较正的不锈钢耐蚀性能较好，稳定电位较负的不锈钢耐蚀性较差”是一致的。不锈钢在海水平的稳定电位的正负顺序与它们的耐蚀性顺序一致。稳定电位较正的不锈钢，其耐蚀性较好；稳定电位较负的不锈钢，其耐蚀性较差[7]。

5.2耐海水腐蚀不锈钢国内外研究现状[8]

迄今为止，国内外现有用于海洋的耐蚀材料，一类是低强度材料，耐海水腐蚀性能较好，但强度低，特别是屈服强度低，一般不超过500MPa；另一类为沉淀硬化型，虽有较高的强度，但耐海水腐蚀性能差。目前国内外常用的耐海水腐蚀不锈钢大致分为四种类型。第一种为奥氏体型不锈钢，有较好的耐腐蚀性，但屈服强度均不大于300MPa，个别也只有

450-700MPa；第二种为铁素体型不锈钢，但屈服强度均低于300MPa；第三种为双相不锈钢，屈服强度可达到700MPa左右；第四种为沉淀硬化型不锈钢，有较高的强度，但耐蚀性能达不到要求。从提高强度确保耐蚀性的思路出发，调整钢中合金元素，特别是时效强化元素的含量，以得到较高强度的耐海水腐蚀的新型不锈钢[9]。邓淑珍等[10]用动电位扫描法研究了钛、镍基合金、不锈钢等在3.5%氯化钠溶液中的电化学行为，并利用线性极化法测得钛、镍基合金、不锈钢在上述溶液中的腐蚀速率，研究结果表明：三种材料耐海水（用3.5%溶液模拟海水）腐蚀性能好坏的顺序是：钛>镍基合金>不锈钢。

5.2.1耐海水腐蚀高纯度奥氏体不锈钢的现状

研究表明，铬、钼、氮、镍、硅、钒、稀土等能提高奥氏体不锈钢的耐海水腐蚀性[11]。

国外常用的耐海水腐蚀奥氏体不锈钢有：AL-6×(20Cr-24Ni-6Mo),

254Smo(20Cr-18Ni-6.1Mo), VEWA963(17Cr-16Ni-6.3Mo) 22Cr-12Ni-6M, WSC≥

(17Cr-16Ni-5.5Mo), 2RK65 (20Cr-25Ni-4.5Mo), 904L (20Cr-25Ni-4.5Mo), Sallicro28 (27Cr-31Ni-3.5Mo-1Cu), 20Cr-25Ni-6Mo-1.5Cu-N[12]等。

我国研制的钢号有：00Cr20Ni25Mo5N, 00Cr25Ni25Si2V2Nb, 0Cr17Ni17,

0Cr18Ni18Si2Xt, 00Cr18Ni18Mo5N, 00Cr20Mo4.5Cu等[13]。实践表明，耐海水腐蚀奥氏体不锈钢中，铬含量一般为17-27%，钼含量一般为了2-7%，镍含量一般12-25%，偶而加入2%硅和2%钒[13]。耐海水腐蚀奥氏体不锈钢的σs一般都小于300MPa。

5.2.2耐海水腐蚀高纯度铁素体不锈钢的现状

高纯铁素体不锈钢中，分别增加或同时增加铬、钼含量，耐海水腐蚀性大幅度增加。当铬达30%时，孔蚀电位急剧增加，这是因为铬增加钝化膜的稳定性。当钢中添加2%钼可使其在盐酸中的耐蚀性提高30倍，若添加3.5-5%Mo，则临界电流密度非常小，腐蚀率几乎为零。

5.2.3耐海水腐蚀双相不锈钢现状

双相不锈钢是指铁素体为40-80%的铁素体-奥氏体型不锈钢，其化学成分一般18-28%铬及2-5%镍；根据不同用途添加钼、铜、钨、氮、铌等合金元素。双相不锈钢在海水中具有良好的抗应力腐蚀性，如3Re60, 1Cr21Ni5Ti, 00Cr25Ni6Mo3N, 00Cr25Ni6Mo3WCuN等。[11]

5.2.4耐海水腐蚀高强度不锈钢现状

国外常用钢号有17-4PH, 17-7PH, PH15-7Mo, PH14-8Mo, A-286，σs高达800-1500MPa，除A-286外，其它钢号强度（时效态）均可满足用户要求，但大部分钢耐蚀性差。而罗永赞等对0Cr16Ni6Mo2、00Cr26Ni6Mo4Cu1Ti、00Cr206Ni18Mo6CuN、00Cr26Ni8Mo3Ti、

00Cr26Ni5Mn5Mo4Cu2N、00Cr26Ni6CuTi六种高强度耐海水腐蚀不锈钢做了大量的研究工作。研究表明这六种不锈钢具有高强度、良好的强韧性配合以及耐海水腐蚀性能，适合在海水介质中长期服役[14]。

6阀杆材料举例[15]

6.1不锈钢

6.1.1 0Cr17Ni4Cu4Nb [14]

0Cr17Ni4Cu4Nb是一种马氏体沉淀硬化不锈钢，从固溶温度冷至室温时，组织转变为马氏体，再经450-620℃时效处理，由于马氏体基体沉淀富铜相，使强度进一步提高。因含碳量较低，耐腐蚀性和可焊性均优于普通马氏体型不锈钢，并接近于某些奥氏体不锈钢。

相近牌号：AISI630（美国），SUS630（日本），Z6CNU17-04（法国）

熔化温度范围：1400-1440℃

抗氧化性能：中温抗氧化性能与普通奥氏体不锈钢相近。

耐腐蚀性能：耐大气腐蚀和耐酸腐蚀能力明显优于马氏体不锈钢，而与某些奥氏体不锈钢相当。对氢脆不敏感，但在高强度状态下，在某些介质中可能产生应力腐蚀。该钢在还原性酸，特别是硫酸中耐蚀性良好。在海水中的腐蚀减重约为0Cr17Ni7Al钢的30%，而与

1Cr18Ni9Ti钢相当。在高温高压水中的缝隙腐蚀性能大致与1Cr18Ni9Nb钢相当。

由于0Cr17Ni4Cu4Nb钢具有高强度、高韧性、高耐蚀性、高耐氧化性和优良的成型性、可焊接性等综合性能被广泛用于尖端工业和民用工业，可作为370℃以下要求耐磨、耐蚀、高强度的结构件，例如传动装置、铀、齿轮、螺栓，阀及泵零件。0Cr17Ni4Cu4Nb钢还可用于400℃以下工作的飞机、导弹的紧固件[14]。

6.1.2“6Mo”高合金不锈钢

罗永赞[16]对高合金不锈钢、铜镍合金、镍-铬-钼合金、钛合金等在海洋管路中的应用情况作了分析比较，结果表明高合金不锈钢的化点多于铜镍合金，是最引人注目的钢种。在海洋泵阀材料中高级不锈钢是受人们欢迎的钢种。如果泵阀材料耐蚀性要求非常高，价格又