沉淀硬化不銹鋼在各行業(yè)應用中被廣泛用作結構零部件,例如電站、化工、航空和海洋行業(yè)等。這些合金顯示出極好的力學性能、低變形率、良好的耐腐蝕性能和極好的可焊接性。它們可以被生產成各種形狀的加工產品,如棒材、線材、薄板、鍛件、鑄件、粉末冶金和粉末壓鑄模。沉淀硬化鋼被分為三類:奧氏體鋼、半奧氏體鋼和馬氏體鋼。15-5PH不銹鋼是含約3wt%Cu的低碳馬氏體不銹鋼。該合金通過在馬氏體基體中沉淀出高度彌散的銅顆粒來強化。450~470℃時效后得到強度和硬度的峰值。然而,在490~650℃時效后觀察到硬度和強度有明顯的降低。也有報道稱在650~850℃附近有另一個小幅增長。15-5PH不銹鋼中沉淀物的擬定順序是以假設該合金中的沉淀過程與Fe-Cu和Fe-Cu-X合金中所觀察到的一樣為基礎。這些合金中沉淀物的順序是起初形成凝聚性的富銅簇狀物。接著,延長時效后這些簇狀物轉變成9R、3R和面心立方晶格的銅沉淀物。
類似不銹鋼(17-4PH)的馬氏體轉變起點(Ms)約是105℃。因此,15-5PH不銹鋼在經相當高的溫度固溶處理和變形后很容易獲得馬氏體顯微組織。在經固溶和淬火的15-5PH合金的顯微組織中觀察到有板條狀馬氏體。板條狀馬氏體有高的位錯密度。然而,經常在板條狀馬氏體中可以觀察到微孿晶。該馬氏體具有體心立方結構,且體心立方的晶格參數是0.2878nm。
有文獻報道了關于PH不銹鋼和馬氏體時效不銹鋼的顯微組織特性和力學行為的一些研究。以前15-5PH不銹鋼的許多研究聚焦在顯微組織、力學性能和室溫疲勞性能方面的分析。幾乎或沒有做過該合金高溫形變行為的研究。M.Aghaie-Khafri等人通過在900~1150℃溫度范圍內和采取在0.001~0.5s-1之間變化的應變速率對15-5PH不銹鋼(C:0.026;Mn:0.21;Si:0.21;Cr:15.74;Ni:4.25;Cu:3.20;Nb:0.29;Co:0.02;S:0.0015;P:0.02;Fe:余量wt%)進行熱抗壓試驗。結果顯示:該合金在所采用的溫度和應變速率范圍內變形時,動態(tài)再結晶起主要的軟化機械作用。在整個形變條件下測定該材料的應變速率敏感性,并利用所獲得的值來計算表觀活化能。根據獲得的隨溫度和應變速率而變的流變應力,可以形成用于熱加工的功率消耗圖和不穩(wěn)定性圖。功率消耗圖顯示有這樣一塊區(qū)域,應變速率范圍在0.1~0.5s-1之間及溫度范圍在1050~1150℃內,且功率為最大功率的36%。繪制的不穩(wěn)定性圖顯示在900℃和應變速率低于0.003s-1時十分可能形成裂紋。(心遠)