沉淀硬化馬氏體不銹鋼的化學成分如表2-19所示。這類鋼在高溫下是奧氏體組織,因其Ms點高,Mf點亦在室溫以上。以17-4PH鋼為例。經過1020~1060℃固溶處理后,形成馬氏體組織,再經時效處理(470~630℃),在馬氏體組織中固溶度小的Cu、Nb、Mo、Al、Ti等發生碳化物析出和強化作用,其屈服強度可達到1171MPa(見表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、惰性氣體保護焊,一般均不需要預熱和后熱。在進行厚板和拘束度大的結構焊接時可采取100~150℃的預熱。
17-4PH鋼焊接時,在加熱階段熱影響區馬氏體轉變為奧氏體,冷卻時在150℃以下,又轉變為含有少量δ鐵素體的馬氏體組織(硬度Rc32)再經時效處理,析出含Cu的析出相,使熱影響區顯著強化(Rc44)。
沉淀硬化馬氏體不銹鋼的焊接材料,在設計要求焊縫性能要與母材相當時,應選用與母材同質的焊材,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,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,但強度降低。因此對同質焊材的化學成分應適當加以調整,其鎳、錳含量應比母材略高,焊后經1040℃固溶處理,強度幾乎不變而延伸率顯著提高。