碳含量对15-5PH沉淀硬化不锈钢板材的组织与性能的影响

刘振宝, 梁剑雄, 杨志勇, 古立新, 张秀丽, 孙常亮

(1.钢铁研究总院结构所,北京 100081;2.北京航空材料研究院,北京 100095;3.抚顺特殊钢股份有限公司 辽宁抚顺 113001)

早在1934年美国Foloy[1]获得了沉淀硬化不锈钢专利,于四十年代正式用于军工,后来又推广到民用。在第二次世界大战期间,由于要求高强度,高耐蚀性材料,美国Carnagic Illinors公司于1946年发表了第一个马氏体沉淀硬化不锈钢Stainless W[2], 1948年美国Armco Steel公司发表了17-4PH和17-7PH[3],其中 17-4PH钢应用最为广泛,但由于该钢的组织中含有一定的δ-铁素体,破坏了钢的横向韧、塑性能,于是在17-4PH钢的基础上,通过降 Cr,增Ni来减少钢中铁素体含量,提高钢的横向性能而发展出了15-5PH(0Cr15Ni5Cu4Nb)。

15-5PH钢具有高强度、好的横向韧性,热处理工艺简单,变形小,使用性能、工艺性能兼备等特点,已在飞机、舰船、导弹壳体等关键部件上得到广泛的应用。随着航空技术的飞速发展,钢在飞机上所使用的比重逐渐降低,因此需要高强度的钢材来实现飞行件结构上的减重,近年来,一些(超)高强度钢种的国产化进程进入了空前的快速发展阶段,特别是沉淀硬化不锈钢,例如15-5PH,PH13-8Mo,Custom465,AM355等等。国内特殊钢企业对15-5PH钢棒材的工程化研究技术较成熟[4],但是对 15-5PH钢中厚板材的研发尚属于空白,为了满足某型号飞机对 15-5PH钢板材的需求,本文参照了美AMS5862F规范,设计并优化了15-5PH钢的合金成分区间,得到了碳含量不同的 3炉实验钢,最终得到综合性能优越的15-5PH钢的合金成分与制造工艺参数,为15-5PH钢板材的工程化提供了重要的实践基础。

1 实验材料与方法

采用真空感应炉熔炼(VIM 50Kg)熔炼,钢的化学成分见表 1。……