沉淀硬化馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分如表2-19所示。這類鋼在高溫下是奧氏體組織,因其Ms點(diǎn)高,Mf點(diǎn)亦在室溫以上。以17-4PH鋼為例。經(jīng)過(guò)1020~1060℃固溶處理后,形成馬氏體組織,再經(jīng)時(shí)效處理(470~630℃),在馬氏體組織中固溶度小的Cu、Nb、Mo、Al、Ti等發(fā)生碳化物析出和強(qiáng)化作用,其屈服強(qiáng)度可達(dá)到1171MPa(見(jiàn)表2-20)。
馬氏體沉淀硬化不銹鋼碳含量低(≤0.07%C),淬硬傾向不大,具有良好的焊接性。采用焊條手工焊、惰性氣體保護(hù)焊,一般均不需要預(yù)熱和后熱。在進(jìn)行厚板和拘束度大的結(jié)構(gòu)焊接時(shí)可采取100~150℃的預(yù)熱。
17-4PH鋼焊接時(shí),在加熱階段熱影響區(qū)馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體,冷卻時(shí)在150℃以下,又轉(zhuǎn)變?yōu)楹猩倭喀蔫F素體的馬氏體組織(硬度Rc32)再經(jīng)時(shí)效處理,析出含Cu的析出相,使熱影響區(qū)顯著強(qiáng)化(Rc44)。
沉淀硬化馬氏體不銹鋼的焊接材料,在設(shè)計(jì)要求焊縫性能要與母材相當(dāng)時(shí),應(yīng)選用與母材同質(zhì)的焊材,如表2-21中17-4PH的配套焊材。如果并不需要焊縫性能與母材相當(dāng),可采用奧氏體不銹鋼焊材(308L、347L),或者采用鎳合金焊材(Inconel82填充焊絲)。
使用與母材同成分的焊材的焊縫,在樹(shù)枝狀晶的馬氏體組織中,存在少量的鐵素體。少量的鐵素體和殘余奧氏體析出,增加焊縫的塑性,但強(qiáng)度降低。因此對(duì)同質(zhì)焊材的化學(xué)成分應(yīng)適當(dāng)加以調(diào)整,其鎳、錳含量應(yīng)比母材略高,焊后經(jīng)1040℃固溶處理,強(qiáng)度幾乎不變而延伸率顯著提高。