13-8Mo 沉淀硬化不銹鋼

描述

PH 13-8 Mo*不銹鋼是一種馬氏體沉淀/時(shí)效硬化不銹鋼，具有高強(qiáng)度和硬度，以及良好的抗一般腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能。此外，該合金在縱向和橫向的大截面上均表現(xiàn)出良好的延展性和韌性。PH 13-8 Mo不銹鋼的優(yōu)異性能源于其對化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)的嚴(yán)格控制，以及減少雜質(zhì)和偏析的特殊熔煉工藝。與其他鐵基材料相比，該合金在惡劣的環(huán)境條件下仍具有高水平的實(shí)用機(jī)械性能。13-8

Mo不銹鋼具有良好的加工特性，可通過一次低溫處理實(shí)現(xiàn)時(shí)效硬化。時(shí)效前的冷加工會(huì)加速時(shí)效，尤其是在較低的時(shí)效溫度下。

13-8 Mo 不銹鋼已用于制造閥門部件、配件、冷鐓和機(jī)加工緊固件、軸、起落架部件、銷釘、鎖緊墊圈、飛機(jī)部件、核反應(yīng)堆部件以及需要抗應(yīng)力腐蝕開裂的石化應(yīng)用。一般而言，當(dāng)要求鋼材具有高強(qiáng)度、高韌性、耐腐蝕性和抗應(yīng)力腐蝕開裂性，且方向性較小時(shí)，應(yīng)考慮采用這種合金。

耐腐蝕

在 H 950 條件下，PH 13-8 Mo 不銹鋼的抗銹蝕性能與 5% 重量鹽霧中的 304 型不銹鋼相似。在強(qiáng)氧化性和還原性酸以及大氣暴露中，PH 13-8 Mo 不銹鋼的一般抗腐蝕性能接近 304 型不銹鋼。與其他沉淀硬化不銹鋼一樣，該合金的一般抗腐蝕水平在完全硬化狀態(tài)下最高，并且隨著時(shí)效溫度的升高而略有下降。代表海洋環(huán)境的大量測試表明，該合金在鍛造和焊接條件下都具有高水平的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能。為獲得最佳抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，建議最低時(shí)效溫度為 1000°F (538°C)。

為獲得最佳抗腐蝕性能，表面必須無氧化皮和異物顆粒，并且成品零件應(yīng)對其進(jìn)行鈍化處理。

高溫使用

PH 13-8 Mo 不銹鋼在高達(dá)約 1100°F 的溫度下表現(xiàn)出優(yōu)異的抗氧化性能。長期暴露于約 600-900°F（288-482°C）的溫度下會(huì)導(dǎo)致沉淀硬化不銹鋼的韌性降低。在某些情況下，通過提高時(shí)效溫度可以最大限度地降低韌性的降低。可以考慮短時(shí)間暴露于高溫，但最高溫度至少比時(shí)效溫度低 50°F（28°C）。

物理性能

• 密度： 0.28磅/立方英寸 [7.76 克/立方厘米]

• 電阻率： 72.0 歐姆·圓密耳/英尺 [119.5 微歐·厘米] (在 21°C)

• 磁導(dǎo)率： (H925 狀態(tài)) 1.02 (在 21°C 和 100 Oersteds)

• 液相點(diǎn)： 1510°C

• 固相點(diǎn)： 1454°C

平均熱膨脹系數(shù)

導(dǎo)熱系數(shù)

彈性模量 (H1000 狀態(tài))

比熱

熱處理

PH 13-8 Mo 不銹鋼的硬化方法是將固溶處理材料（條件 A）加熱至 950°F 至 1150°F，保持 4 小時(shí)，然后空冷。各種熱處理方法如下（注意，所有時(shí)間均為“在溫度下”）：

條件 A（固溶處理或退火）：

加熱至 1700°F +/-15°F（時(shí)間取決于截面尺寸），冷卻至 60°F 以下，使材料完全轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。通常建議在此溫度下保溫 1 小時(shí)。小于 36 平方英寸的截面可使用合適的液體淬火劑進(jìn)行淬火；較大的截面應(yīng)空冷。

條件 RH 950（沉淀硬化或時(shí)效硬化）：

將固溶處理材料冷處理至 -100°F，保持至少 2 小時(shí)。空冷至室溫。此操作必須在固溶處理后 24 小時(shí)內(nèi)完成。將冷處理材料加熱至 950°F +/-10°F，保持 4 小時(shí)。空冷。

條件 H 950、H 1000、H 1050、H 1100、H 1150（沉淀或時(shí)效硬化）

在指定溫度 +/-10°F 下加熱固溶處理材料 4 小時(shí)。空氣冷卻。

條件 H 1159M（沉淀或時(shí)效硬化）

在 1400°F +/-10°F 下加熱固溶處理材料 2 小時(shí)。空氣冷卻；然后在 1150°F +/-10°F 下處理 4 小時(shí)。空氣冷卻。

過時(shí)后的熱處理

在 H 1150 和 H 1150M 過時(shí)條件下的 PH 13-8 Mo 不銹鋼將不會(huì)對進(jìn)一步的時(shí)效處理作出反應(yīng)。因此，如果在任一條件下（用于鍛造、最佳冷鐓和機(jī)械加工）獲得合金，則必須在這些操作之后和隨后的時(shí)效之前在 1700°F 下進(jìn)行固溶處理。

需要注意的是，H 1150 狀態(tài)的硬度在固溶處理狀態(tài)的硬度范圍內(nèi)；因此，硬度不能用于區(qū)分 H 1150 和固溶處理狀態(tài)。

時(shí)效后的尺寸變化：

PH 13-8 Mo 不銹鋼在時(shí)效過程中會(huì)發(fā)生可預(yù)測的尺寸變化。隨著時(shí)效溫度的升高，收縮量會(huì)增加

清潔

鍛造和退火后的除氧化皮可以通過酸洗或噴砂處理來完成。酸處理包括在 180°F 的 50% 體積比鹽酸中浸泡 2 分鐘，然后在室溫下在 15% 體積比硝酸和 3% 體積比氫氟酸的混合溶液中浸泡 4 分鐘。在室溫下用水沖洗并放入 20% 體積比硝酸中除垢。根據(jù)需要重復(fù)清潔程序，但將時(shí)間減少 50%（即分別為 1 分鐘和 2 分鐘）。可以通過拋光、蒸汽噴砂或酸洗去除老化產(chǎn)生的回火色，在 15% 體積比硝酸和 3% 體積比氫氟酸的混合溶液中浸泡 4 至 6 分鐘，然后用水沖洗。如有必要，重復(fù)酸洗程序，但將時(shí)間減少 2 至 3 分鐘。在室溫下用 20% 體積比硝酸除垢。酸洗后，在 300/350°F 的溫度下烘烤 1 至 3 小時(shí)以去除氫氣

可加工性

熱加工

PH 13-8 Mo不銹鋼易于鍛造、熱鐓和鐓鍛。熱加工材料必須在硬化前進(jìn)行固溶處理，以確保其對硬化有良好的響應(yīng)。

鍛造：鍛造前，將材料均勻加熱

至 2150/2200°F，并在此溫度下保溫 1 小時(shí)。鍛造溫度不得低于 1750°F。為獲得最佳晶粒尺寸和機(jī)械性能，鍛件應(yīng)在空氣中冷卻至 60°F 后再進(jìn)行進(jìn)一步加工。鍛件在淬火前必須進(jìn)行固溶處理。

冷加工

PH 13-8 Mo 不銹鋼可以通過冷加工制造，但受高初始屈服強(qiáng)度的限制。

切割

棒材和鍛造坯料應(yīng)采用鋸切冷切工藝。砂輪切割可能會(huì)造成表面細(xì)小裂紋，尤其是在切割退火坯料時(shí)，應(yīng)避免使用。

加工

PH 13-8 Mo 不銹鋼可在固溶處理和各種時(shí)效硬化條件下進(jìn)行加工。在 A 條件下，該合金在加工速度比 Custom 630 (17Cr-4Ni) 低 20% 至 30% 或比 302 和 304 不銹鋼低 20% 至 30% 時(shí)，仍能保持良好的刀具壽命和表面光潔度。時(shí)效硬化后的可加工性會(huì)隨著硬化溫度的升高而提高。Conditon

H 1150M 可提供最佳的可加工性。采購 Conditon H 1150M 以獲得最佳的可加工性后，只有通過固溶處理和在標(biāo)準(zhǔn)硬化溫度下進(jìn)行熱處理才能獲得更高的機(jī)械性能。

焊接

PH 13-8 Mo 不銹鋼可采用惰性氣體保護(hù)焊或電阻焊工藝進(jìn)行焊接。當(dāng)需要填充金屬時(shí)，PH 13-8 焊接材料應(yīng)能提供與母材性能相似的焊縫。設(shè)計(jì)焊接接頭時(shí)，應(yīng)注意避免應(yīng)力集中，例如尖角、螺紋和部分熔透焊縫。當(dāng)不需要高焊接強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮使用標(biāo)準(zhǔn)奧氏體不銹鋼填充材料，例如 E/ER308L。

通常，在固溶退火狀態(tài)下焊接效果令人滿意；但是，如果預(yù)計(jì)焊接應(yīng)力較大，則在過時(shí)效狀態(tài) (H 1150) 焊接可能更有利。通常無需預(yù)熱即可防止開裂。如果在固溶處理狀態(tài)下焊接，合金可在焊接后直接時(shí)效至所需強(qiáng)度水平。然而，在時(shí)效前對焊接部件進(jìn)行固溶處理，可以獲得強(qiáng)度、延展性和耐腐蝕性的最佳組合。如果在超齡條件下焊接，則零件必須在老化之前進(jìn)行固溶處理。

典型機(jī)械性能

典型縱向室溫機(jī)械性能

中心或中間測試位置

典型橫向室溫機(jī)械性能

中心或中間測試位置