不锈钢和镍合金产品的设计者和制造商通常需要在制造所需的性能和产品最终使用所需的性能之间进行妥协。
图片来源:乌尔布里希不锈钢及特殊金属公司。
当这些妥协开始对性能或成本产生负面影响时，沉淀 - 硬化（pH）合金可以提供一个有用的解决方案。
在制造过程中，必须在制造过程中广泛绘制或形成许多条带和线材部件，以及在使用时表现出高强度和韧性所必需的。
pH合金类似于其他不锈钢和镍基合金，其中一个主要差异：它们含有铜，磷，铝或钛的少量添加。
当形成由pH合金制成的一部分时，然后给予年龄硬化处理。在此处理期间，这些额外的元素沉淀为硬质金属间化合物，增加强度和硬度。
制造沉淀硬化零件需要四种主要操作。
该过程从溶液退火条（1）开始，冷却至所需的回火（2）。接下来，形成，消隐和绘制（3）部分。最后一步（4）是具有所需的硬度和强度的成形部件的年龄硬化。
尽管它们更复杂的冶金，pH合金不一定比不适合淬灭的合金更昂贵。性能甚至可能明显高于这些合金，而不会产生任何负成本影响。
耐蚀性在老化周期中降低(或可能增加)，但这只是一小部分。
本文更详细地查看了PH不锈钢和镍合金，提供了许多应用实例。
退火和回火沉淀 - 硬化不锈钢差异的差异
pH不锈钢钢在两个主要条件下 - 退火（条件a）或回火（条件c）。退火的合金在B75至C20的近似范围内具有罗克韦尔硬度。这些是相对柔软和可形成的，并且在形成之后，可以使硬化部分变硬至罗克韦尔C35至C49。
回火合金通过轧制工厂加入冷轧的元素，通常为60％。然后，合金可以用罗克韦尔50c处理到极高的硬度水平，而不是罕见。另外，屈服强度通常在1200至1790MPa（175至260ksi）范围内。
条件C是高强度部件的起点，但成型必须简单而最小，具有大量的半径。
但是，大多数用户需要更多选项。条件A可以很软，作为热量将部件进行热量处理到所需强度的起点;虽然条件c可能太难以形成。在这些情况下，精密Reroll Mill可能能够提供帮助。
剪裁ph合金到任务
辊是专业制造商，保持库存的冷轧和热轧不锈钢和镍合金带在大量。他们能够自定义轧制到所需的量规和回火，热处理材料之间的通道，以中和加工硬化的影响。
在控制所应用的冷加工量时，比率能够达到条件A和C之间的中间脾气，这取决于客户的要求。
重新辊开始滚动一个特定的面积缩小到材料，旨在实现一个回火，可能是成型的最大。这是因为如果它更困难的话，它的形成或制造就会很有挑战性。
然后，它们根据标准规格和测量建议的循环来为导线或条带的一部分硬化。Rerollers能够确定最佳的冷加工脾气，用于形成和计算将在老化周期中产生的产率或拉伸强度。
热处理可以在565°C（1050°F）下为90分钟，可以在示例中看到90分钟ARMCO'S PH 15-7MO不锈钢。用不同的合金，治疗可以需要多个加热，保持和冷却阶段，持续时间甚至可以为16至20小时。
老化周期的选择主要是基于合金是奥氏体，半奥氏体或马氏体。部分使用和热处理的形式决定了哪些合金是最合适的。
奥氏体pH合金
奥氏体不锈钢等级的pH合金用于需要适度耐腐蚀性，良好的生产性和高强度的应用中。其中最常见的是Allegheny Ludlum Corp的合金A286。
A286合金是一种含磷和铝时效硬化元素的铁-镍-铬合金。这种合金在700°C(1300°F)高温下具有优异的强度和良好的耐腐蚀性。
奥氏体不锈钢等级需要高达700°C（1300°F）的高老化温度。这种高热处理稍微降低了它们的耐腐蚀性，但它们的抗氧化性仍然是非常好的。
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PH值马氏体合金
上面图像中所示的电磁阀和大型垫圈均由Armco的17-7 pH pH马氏体不锈钢制成。该等级是非常高的铬含量pH合金的一个很好的例子，具有精湛的抗氧化性。
可以在相对低的温度下进行热处理，同时在高温下工作时展示高强度和其他有用的机械性能。
马氏体等级在龄硬化期间显示尺寸稳定性（收缩约0.0005英寸/英寸），这意味着它们非常适用于需要满足严格的公差规范的形成部分。
17-7 pHPHER用于油田和飞机应用。外径有63.5毫米（2.5英寸），虽然这是一种简单的形状，但由于其大开的中间部分，它确实造成了一些困难。在应用中，它需要弹簧属性和保持完美圆形的能力。
形成后，沉淀硬化处理将其强度增加到1380MPa（200 ksi）。
螺线管弹簧是焊接组件，其具有棕色的颜色，其在露天炉中热处理几个小时，温度高达900°C（1650°F）。该热处理使螺线管特定的弹簧特性能够损害连接弹簧叶网络的非常小的焊缝。
Semi-Austenitic PH合金
半奥氏体pH合金是冶金比本文中所述的其他不锈钢更复杂。它们是奥氏体的，同时在退火状态下，必须转化为马氏体，使它们变为硬化。
正常的循环可能包括加热到高温，如995°C(1750°F);冷却至-75°C(-100°F)，使其转变为马氏体;保持3 - 8小时，然后在450 - 565°C(840 - 1050°F)之间沉淀硬化60 - 90分钟，然后风冷。
最有效的带钢和薄板产品是在等级AM-350 (Allegheny Ludlum)和PH 15-7Mo (Armco)。AM-350在某种程度上类似于PH值15-7和PH值17-7，但它具有稍微改善的高温性能。15-7 PH与马氏体17-7 PH合金非常相似，但其钼含量低，在时效硬化过程中提供较高的强度水平。
镍合金
在镍铬合金的范围内，Inco的Monel K-500是在苛刻的环境中部署的各种高强度部件的选择合金。这种合金可以是硬化的，以产生高达1030MPa（150 ksi）和20％伸长的强度，随着强度水平减少而导致延展性改善。
INCO的MONEL K-500在广泛的温度范围内保持延展性和强度，从-250到650°C（-425至1200°F）。
在上面的相同图像中，长凸出的条带由Inco的Inconel 718制成。它在与Monel K-500相同的温度范围内始终作用。Inconel 718也可以在完全老化的状态下焊接，它具有良好的抗氧化性，高达970°C（1780°F）。该合金的屈服强度高达1170MPa（170 ksi），而伸长率为17％。
在应用中，该部件必须在高温气氛中继续非常刚性，同时保持足够的延展性以适应相邻零件的微妙运动。当该部件被消隐时，18小时的沉淀硬化，然后使其强度高达1380MPa（200 ksi）。
何时向有经验的冶金专家或发展伙伴寻求帮助
对于以上讨论的所有成分，特定的热处理最好使用标准工业规范，如ASTM或AMS，或使用制造商的数据。
当热处理在工程方面发挥了重要作用的作用，这可能是值得与耐腐蚀合金或飞机经历的外部热量处理器的服务。
设计师可能犹豫不决，关于探索冶金周围的特定主题，但使用沉淀 - 硬化合金并不像其他替代品那样复杂。这些合金的生产者和分销商通常非常乐于协助选择适当合金的方法。
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