15-5PH是馬氏體沉淀硬化不銹鋼,具有高強度,高硬度和優異的耐腐蝕性能,橫向韌度和延展性非常好,具有很高的可鍛性。15-5PH的加工性能和其他沉淀硬化不銹鋼相似,低溫熱處理可一步到位實現時效硬化。該材料用于對橫向強度和韌度要求很高的零件,例如閥門零件,接頭,緊固件,軸,齒輪,化學處理設備,造紙廠設備,飛機零部件和核反應堆零件。
在593°C以下的環境中,15-5PH表現出優異的抗氧化能力。長時間暴露在升溫環境中,沉淀硬化不銹鋼的韌度會有所下降。提供時效溫度,有時可以減小這種韌度的降低程度。如果最高溫度比時效溫度至少低28°C,材料是可以短時間暴露于這種高溫的。
化學成分
碳 0.07%以下磷 0.04%以下
硅 1.00%以下
鎳 3.50-5.50%
鈳+鉭 0.15-0.45%
錳 1.00%以下
硫 0.015%以下
鉻 14.00-15.50%
銅 2.50-4.50%
鐵 余量
耐腐蝕性能
15-5PH的耐腐蝕性能和304不銹鋼相似。用551°C或更高的溫度硬化處理后,材料能夠很好地抵抗應力腐蝕開裂。
硝酸 良好 硫酸 有限
磷酸 有限 乙酸 一般
氫氧化鈉 一般 鹽霧(NaCl) 良好
海水 有限 潮濕 優秀
物理性質
材料狀態 比重 密度
A狀態 7.75 0.2800 lb/in3
H900 7.80 0.2820 lb/in3
H1075 7.81 0.2820 lb/in3
H1150 7.82 0.2830 lb/in3
平均比熱
32-212°F,狀態A: 0.1100 Btu/lb/°F
32-212°F,狀態H900: 0.1000 Btu/lb/°F
平均熱膨脹系數
機械性能
低溫機械性能
在低溫環境,15-5PH的延展性尚能維持在一個令人滿意的水平。時效溫度高一些,低溫性能則更好。H1150M狀態下低溫缺口韌度最好。
典型機械性能—縱向,中間位置
*H900的壓縮屈服強度是178ksi(1228MPa)
*15-5PH在高溫環境中的模量值可用室溫值的百分比來表示,例如
熱處理
通常15-5PH的供貨狀態為狀態A。狀態A可在482-621°C區間加熱1-4個小時,進行固溶硬化,然后空冷。
固溶熱處理
在1038°C+/-14°C加熱1/2小時,冷卻至32°C,使材料*轉換至馬氏體。橫截面小于76mm的材料可以油淬,大于76mm的材料需要迅速空冷。
固溶態材料韌度低,沖擊強度差,容易出現應力腐蝕開裂,因此還需要做時效硬化處理。
硬化處理的尺寸變化
時效處理會改變尺寸。H900的熱處理,尺寸會收縮0.0004-0.0006in/in。在621°C進行時效,尺寸收縮為0.0008-0.0010 in/in
時效
H900時效
在482°C加熱1個小時,然后空冷
H925, H1025, H1075, H1100, H1150
在相應的溫度加熱4個小時,然后空冷
H1150M
在760°C+/-8°C加熱2個小時,空冷,然后再621°C+/-8°C加熱4個小時,空冷。
加工性能
熱加工
15-5PH可做鍛造,端頭透熱鍛和熱鐓鍛。熱加工過的材料需要先做固溶處理,然后再做硬化處理,這樣硬化的效果才好。
鍛造
均勻加熱至1177-1204°C,保溫一個小時,然后開始鍛造。溫度降到1010°C以下時應停止鍛造。為獲取優化的晶粒尺寸和機械性能,鍛造零件應空冷至32°C,然后再進行后續加工。鍛造零件應先固溶后硬化處理。
機加
15-5PH的固溶態和各種時效硬化狀態的材料都可機加。固溶態材料機加性能和302及304不銹鋼相似。硬化溫度越高,機加性能越好。
H1150M具有優化的機加性能,很適合加工。機加完成后進行固溶和時效硬化處理,可以提高機械性能。
15-5PH的機加參數
焊接
15-5PH可用屏蔽熔焊和電阻焊。不建議采用氧乙炔焊接,因為焊接時會出現碳增。如需使用填料,可用AWS E/ER630填料,使焊縫和基體性質匹配。焊點設計應避開應力集中區域,例如尖角,螺紋和半滲透焊接點。如果焊接零件強度要求不高,可用標準的奧氏體不銹鋼填料,例如E/ER308L。
通常情況下用固溶態進行焊接。如果預計焊接應力很高,可用H1150做焊接。一般無需焊前預熱來防開裂。
固溶態材料焊接后可以直接時效處理得到需要的強度。但是,焊接零件先固溶后時效才能得到*佳的耐腐蝕性能。如果焊接的是過度時效狀態,焊接后必須先固溶后時效處理。