以不銹性、耐蝕性為主要特性,且鉻的質量分數至少為10.5%,碳的質量分數最大不超過1.2%的鋼,且基體為奧氏體或馬氏體組織,并通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼管，稱為沉淀硬化型不銹鋼管。
奧氏體和鐵素體不銹鋼有良好的耐蝕性,但強度較低;馬氏體不銹鋼的強度高,但耐蝕性較差。沉淀硬化不銹鋼綜合了這幾類鋼的特點,兼有奧氏體不銹鋼的耐蝕性和馬氏體不銹鋼的高強度。沉淀硬化不銹鋼是20世紀40年代以來,為適應航空、航天工業迅速發展的需要而開發的鋼種,其化學成分一般不超過18-8型奧氏體不銹鋼種的Cr、Ni含量,碳含量低(碳的質量分數一般低于0.10%),通過添加硬化元素(鋁、銅、鉬、鈦和鈮等),在最終形成馬氏體后,經時效處理,析出金屬間化合物(Ni3Al、Ni3Ti)和某些少量碳化物以產生沉淀硬化。它比普通馬氏體不銹鋼具有更高的強度,更好的焊接性、韌性、冷加工成形性和耐蝕性等。某些沉淀硬化不銹鋼的強度達到超高強度鋼的水平,而且有較高的高溫強度。因此,廣泛應用于既需要高強度,又要求高耐蝕性和抗氧化性的零部件,如航空發動機的低壓蝸輪軸、導向葉片、工作葉片、風扇框架、燃燒室部件以及石油化工、船舶、核反應堆、汽輪機、高強度鍛件、高壓系統的閥門部件等。
沉淀硬化不銹鋼管兼有強度高、耐蝕性好的特點。其耐蝕性不但與化學成分有關,還與熱處理有關,特別是與時效溫度密切相關。微細的析出或時效反應對耐蝕性有害,但能提高鋼的強度和硬度。若進行過時效處理,則對耐蝕性有益,但會降低鋼的強度。
沉淀硬化不銹鋼管屬于高強度不銹鋼管,在工業應用中要特別注意氫裂和應力腐蝕開裂,因為這兩種腐蝕形式對高強度和內部組織特別敏感。
在酸性 H2S 水溶中, 05Cr17Ni4Cu4Nb 馬氏體沉淀硬化不銹鋼管和07Cr17Ni7Al 半奧氏體沉淀硬化不銹鋼管均易發生氫脆,且對時溫度十分敏感,如05Cr17Ni4Cu4Nb 鋼在317℃時效,易破斷,而在510℃以上溫度時效,則不破斷。為了改善沉淀硬化不銹鋼的抗氫脆性能,采用較高溫度的時效或過時效是最好的辦法。
07Cr17Ni7Al、05Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr15Ni5Cu4Nb、07Cr15Ni7Mo2Al 等沉淀硬化不銹鋼的時效組織為馬氏體,耐應力腐蝕行為類似于馬氏體不銹鋼。采用斷裂力學方法研究表明,沉淀硬化不銹鋼應力腐蝕開裂的臨界強度因子隨鋼的強度水平的增高而降低,且馬氏體型不銹鋼往往比半奧氏體型不銹鋼的斷裂韌性和抗應力腐蝕性能高得多。過時效態的抗應力腐蝕開裂性能和斷裂韌性均比最高強度時態好。在決定沉淀硬化不銹鋼抗應力腐蝕開裂性能參數中,鋼的屈服強度是一個決定性作用的參數。當沉淀硬化不銹鋼的屈服強度超過1035MPa時,在海洋大氣中會呈現應力腐蝕開裂。
典型的馬氏體沉淀硬化不銹鋼05Cr17Ni4Cu4Nb的耐蝕性比馬氏體不銹鋼好,與18-8型奧氏體不銹鋼相當。這是因為馬氏體沉淀硬化不銹鋼 05Cr17Ni4Cu4Nb 鋼時效析出富銅相,故在氧化性酸(如HNO3)中的時效態比固溶態的耐蝕性差,在還原性酸(如H2SO4) 中耐蝕性較好。07Cr17Ni7Al半奧氏體沉淀硬化鋼的耐蝕性接近于 05Cr17Ni4Cu4Nb鋼,在氧化性酸中耐蝕性良好,但不能用于H2SO4、HCl等還原性酸。為了改善不銹鋼在還原性酸中的耐蝕性,在鋼中加銅、鉬是有利的。故在此基礎上發展了 07Cr15Ni7Mo2Al、05Cr15Ni5 Cu4Nb 等沉淀硬化不銹鋼管。
