17-4PH钢在等时回火过程中组织和性能的研究(2)
1.1. 17-4PH不锈钢
1.1.1. 17-4PH不锈钢概述
17-4PH不锈钢,是一种马氏体沉淀硬化不锈钢。组织由固溶处理，快速冷却转变为马氏体。为了进-步提高强度，在480℃~560℃进行失效处理。17-4PH不锈钢的焊接性和耐腐蚀性高于一般的马氏体不锈钢是因为它的低含碳量。17-PH不锈钢热处理工艺简单,耐腐蚀性能好。它不能满足深度冷变形，因为时效后得到的是马氏体组织。在400℃以上长期使用时有脆化倾向。合金组织结构:无论固溶态还是时效态,其基体组织均为板条马氏体。薄膜透射电镜观察,可见大量位错与极少量孪晶,在板条马氏体上分布有大量较大和精细的析出相。另外,在经过时效处理的钢组织中仍含有部分残留奥氏体,其数量在2%-25%。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,特别是硫酸中耐腐蚀性良好。在海水中的腐蚀减重约为OCrl7Ni7Al钢的30%,而与ICr18NigTi钢相当。在高温高压水中的缝隙腐蚀性能大致与ICr18NigNb钢相当。在人造海水和大气中放置两年,试样表面几乎无腐蚀痕迹。17-4PH不锈钢是一美国公司20世纪研究出的一种马氏体沉淀硬化不锈钢，由于它的良好的机械性能，相对好的耐腐蚀性，好的高温性能，还有简单的热处理工艺，这种沉淀硬化不锈钢被广泛用于制造油田阀零件，化工设备，飞机配件，紧固件，泵轴，核反应堆中。自40年代以来，为适应迅速发展的航空、航天工业的需要，开发了几种沉淀硬化不锈钢，如17-4PH, 17-7PH, Stainless W等。17-4PH不锈钢经过固溶处理后，基体变成马氏体组织，并没有很高的强度，但是通过在480℃—620℃的温度范围内的时效处理后，这种钢就有了很高的强度。随着新兴化学工业的需要和火箭、宇航、原子能及海洋开发等工业的发展及真空冶炼技术的进步，并受到超低碳马氏体时效钢出现的影响，60年代利用超低碳马氏体进行沉淀硬化，研制了高强度、高韧性的马氏体时效硬化不锈钢。它利用马氏体相变、超低碳马氏体和金属间化合物相的时效硬化等相结合的方法，获得优良的综合性能，成为正在发展中的新一代高强度不锈钢。它具有马氏体时效钢的全部优点和比沉淀硬化不锈钢更优越的性能。
沉淀硬化不锈钢化学成分一般不超过18-8铬镍奥氏体不锈钢的铬镍含量，碳含量低，添加有少量形成析出硬化相的元素，析出金属间化合物和某些少量碳化物以产生沉淀硬化的所谓硬化元素，如铝、钛、妮、铜和钥等。在最终形成马氏体后，经过时效处理，比普通马氏体不锈钢具有更高的强度，更好的可焊接性、韧性，冷加工成形性和耐腐蚀性等。并且经济的高速发展与常规能源煤、石油、天然气、以及水电等供应的矛盾日益突出，而且传统的能源工业造成的环境污染以及温室效应严重威胁着人类的生存环境，因此，世界上发达国家，如美国、加拿大、法国、日本纷纷发展核电。应对与常规能源煤、石油而言，核电是一种浓集、清洁、安全和经济的能源。核电作为清洁的环保型能源，在世界上已经得到广泛的应用。核能作为清洁的能源、经济的能源、可持续发展的能源，是中国电力发展之大趋势，而中国核电设备材料国产化是我们奋斗的目标。
我国目前已经能够设计、建造和运行自己的核电站。秦山核电站是我国大陆第一座核电站。它是我国自行设计建造的30万千瓦原型压水堆核电站，于1985年开工建设，1991年12月15日首次并网发电。到2005年，中国大陆核电的总装机容量达到87000MW，平均每两年要建造一座10MW级的核电站，核电机组的发电量占全国总发电量的4%左右。17-4PH沉淀硬化不锈钢作为反应堆用结构材料，被西方大国如美国和法国广泛应用于PWR等核电站的阀杆等部件。这主要是由于其具有良好的机械性能、杰出的高温性能，简单的热处理工艺和对一回路高温水的良好耐磨性。它的性能主要是通过马氏体形成与沉淀作用来获得的。但是随着服役时间的延长，高强度的17-4PH不锈钢将可能产生热时效脆化。
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