自40年代以來，首先為適應(yīng)迅速進(jìn)步的航空、航天工業(yè)的需要，發(fā)展了沉淀硬化不銹鋼。其化學(xué)成分一般不超過18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼的鉻、鎳含量，碳含量低，添加有少量形成析出硬化相的所謂硬化元素，如鋁、鈦、鈮、銅和鉬等。在最終形成馬氏體后，經(jīng)時(shí)效處理，析出金屬間化合物（如Ni3A1、Ni3Ti等）和某些少量碳化物以產(chǎn)生沉淀硬化。它比普通馬氏體不銹鋼具有更高的強(qiáng)度，更好的可焊性、韌性、冷加工成形性和耐蝕性等。主要有馬氏體型沉淀硬化不銹鋼和半奧氏體（奧氏體-馬氏體）型沉淀硬化不銹鋼。前者以GB0Cr17Ni4Cu4Nb（相當(dāng)美國(guó)阿姆公司商業(yè)代號(hào)17-4PH）鋼，后者以GB0Cr17Ni7A1（相當(dāng)17-7PH）及 0Cr15Ni7Mo2A1（相當(dāng)PH15-7Mo）鋼為代表。簡(jiǎn)稱PH（PrecipitationHardening）不銹鋼。
60年代初，國(guó)際鎳公司利用超低碳馬氏體進(jìn)行沉淀硬化，研制了一種高強(qiáng)度、高韌性的Fe-Ni系馬氏體時(shí)效鋼。為改善耐蝕性能，隨后發(fā)展了含鉻的馬氏體時(shí)效不銹鋼。它利用馬氏體相變、超低碳馬氏體和金屬間化合物相的時(shí)效硬化等相結(jié)合的方法，獲得優(yōu)良的綜合性能，成為正在發(fā)展中的新一代高強(qiáng)度不銹鋼。它具有馬氏體時(shí)效鋼的全部?jī)?yōu)點(diǎn)和比沉淀硬化不銹鋼更優(yōu)越的性能。
我國(guó)從60年代初開始，逐漸發(fā)展了奧氏體型、半奧氏體型、馬氏體型沉淀硬化不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼。
一、半奧氏體沉淀硬化不銹鋼
半奧氏體型PH不銹鋼，是以?shī)W氏體狀態(tài)供貨。奧氏體因?qū)倜嫘牧⒎骄Ц窠Y(jié)構(gòu)，塑性好，具有易于各類加工等優(yōu)良的工藝性能。此類鋼在交貨前，需進(jìn)行固溶處理（簡(jiǎn)稱A處理，一般在1000～1050℃，空冷）。經(jīng)A處理后的狀態(tài)（簡(jiǎn)稱A態(tài)），其金相組織基本為奧氏體，尚含約5～20％的鐵素體。但不穩(wěn)定。為保證獲得上述室溫不穩(wěn)定的奧氏體組織，最關(guān)鍵的是必須嚴(yán)格控制好化學(xué)成分，并通過正確的熱處理方法控制馬氏體相變溫度區(qū)，使鋼在成型和制造容器部件的過程中處于奧氏體狀態(tài)，從而具有奧氏體不銹鋼容易冷加工成形和焊接等優(yōu)良的工藝性能。然后，需經(jīng)特殊的中間處理，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞捡R氏體基體，并進(jìn)一步通過時(shí)效處理進(jìn)行沉淀硬化達(dá)到更高的強(qiáng)度。
鑒于此類鋼的熱處理工藝制度是不銹鋼中最復(fù)雜的一種，要求也十分嚴(yán)格。應(yīng)切實(shí)執(zhí)行有關(guān)規(guī)定，才能得到標(biāo)準(zhǔn)性能。但也可根據(jù)設(shè)計(jì)人員和用戶的不同要求和具體制造使用情況，在相當(dāng)寬的溫度和時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行各種選擇，制定特殊的熱處理工藝制度。這里以其代表鋼種為例，僅簡(jiǎn)化介紹幾種基本的熱處理方法。
半奧氏體PH不銹鋼經(jīng)固溶處理后（A態(tài)），其強(qiáng)度很低。因此，首先必須使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。完成這一相變硬化過程，可采取三種途徑。
1. 調(diào)節(jié)處理（簡(jiǎn)稱T處理）
經(jīng)A處理后的奧氏體，在隨后的加熱過程中，會(huì)析出富鉻碳化物，使奧氏體中實(shí)際成分發(fā)生變化（如鉻、碳、氮等含量下降），穩(wěn)定性降低，冷卻時(shí)更容易轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。即影響（提高）了馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（M3）。換言之，通過選擇合適的溫度和保溫一定的時(shí)間，可以控制M、點(diǎn)高于室溫至某一溫度。如此類PH鋼一般在700～800℃作為奧氏體調(diào)節(jié)溫度，冷卻至室溫后，主要組織為低碳馬氏體（其M，點(diǎn)約在65～93℃，馬氏體轉(zhuǎn)變終了溫度M：點(diǎn)約為16℃）（6）。
2. 冷處理（簡(jiǎn)稱R處理）
經(jīng)A處理后的鋼也可以采用冷處理方法使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最簡(jiǎn)單的辦法是深冷處理。如此類PH鋼A態(tài)直接置于-150℃左右（已低于M：點(diǎn)）。但這在工藝上難以實(shí)現(xiàn)（一般易獲得的冷處理溫度為-78℃）。因此，通常先經(jīng)過高溫調(diào)節(jié)處理（約950℃左右），只析出少量碳化物（其Ms點(diǎn)約在室溫，M1點(diǎn)約為-73℃）。而后再經(jīng)-78℃冷處理，可獲得相對(duì)T處理含碳較高的馬氏體組織。
綜上所述，T處理和R處理，一般均包括了奧氏體成分調(diào)整的處理和隨后的馬氏體相變處理兩個(gè)步驟。T和R處理后的狀態(tài)依次稱為T和R狀態(tài)。
3. 冷變形處理（簡(jiǎn)稱C處理）
經(jīng)A處理后的奧氏體，只要成分控制或調(diào)整得恰當(dāng)，在室溫下進(jìn)行塑性變形或冷加工（變形），也可誘發(fā)馬氏體相變。為獲得必要數(shù)量的馬氏體，冷軋時(shí)宜高于60％的變形量。
最后熱處理是時(shí)效處理（簡(jiǎn)稱H處理）。通過各種途徑獲得的過飽和低碳馬氏體基體，均需經(jīng)H處理產(chǎn)生沉淀硬化。其溫度范圍一般在450～650℃左右。當(dāng)金屬間化合物微細(xì)的析出相即將析出（即孕育期的最后階段）時(shí)，獲得最高強(qiáng)化作用。若延長(zhǎng)時(shí)效時(shí)間（或提高H處理的溫度）會(huì)造成過時(shí)效，反而使強(qiáng)度有所降低。但常對(duì)耐蝕性有利。如同最高強(qiáng)度狀態(tài)比較，一般PH不銹鋼的斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能均有提高（8）。此類鋼的時(shí)效比簡(jiǎn)單的沉淀硬化機(jī)理復(fù)雜的多，尤其是在565℃過時(shí)效時(shí)，同時(shí)發(fā)生的還有馬氏體基體的回火和部分逆轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體等。時(shí)效過程的沉淀硬化，還可采取分級(jí)時(shí)效，一般采用多級(jí)時(shí)效（簡(jiǎn)稱MH處理）達(dá)到更佳效果。此類鋼常用的熱處理工藝制度代表符號(hào)有TH、RH、CH等處理。H后的數(shù)字按外來習(xí)慣指時(shí)效處理的華氏溫度。例如，常見TH1050表示A處理后，再經(jīng)T處理和565℃（華氏1050F）H處理的一種標(biāo)準(zhǔn)熱處理制度，其處理后的狀態(tài)稱為TH1050狀態(tài)。
二、馬氏體沉淀硬化不銹鋼
馬氏體PH不銹鋼通常以馬氏體狀態(tài)供貨（有的含低于10％的鐵素體）。以其代表鋼種0Cr17Ni4Cu4Nb為例，其化學(xué)成分保證了經(jīng)固溶（A）處理后空冷至室溫時(shí)為低碳馬氏體（含鐵素體小于2～5％）組織（雖比普通馬氏體不銹鋼易于加工，但不如半奧氏體PH不銹鋼，較難進(jìn)行深度冷成型）。再經(jīng)時(shí)效（H）處理產(chǎn)生沉淀硬化。與半奧氏體PH不銹鋼相比其強(qiáng)化機(jī)理相同，但熱處理工藝簡(jiǎn)單。通過改變H處理溫度，可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)調(diào)整機(jī)械性能。其耐蝕性常可接近18-8奧氏體不銹鋼，比普通馬氏體不銹鋼優(yōu)越。其焊接性能較好，不需焊前預(yù)熱，但對(duì)缺口敏感性大。當(dāng)溫度高于425℃時(shí)，其強(qiáng)度顯著下降。
三、馬氏體時(shí)效不銹鋼
馬氏體時(shí)效不銹鋼通常以馬氏體狀態(tài)供貨。其主要特點(diǎn)是含碳量很低，一般不大于0.03％C，甚至達(dá)到高純化。經(jīng)固溶處理后，冷至室溫獲得體心立方晶格結(jié)構(gòu)的馬氏體（不同于碳鋼中常見的那種因碳過飽和引起的畸變體心正方結(jié)構(gòu)）。超低碳馬氏體具有優(yōu)良的塑性、韌性和冷加工成形性（冷變形量可達(dá)80％以上）。而后通過時(shí)效處理析出金屬間化合物達(dá)到高強(qiáng)度。此類鋼中鎳含量對(duì)組織和強(qiáng)度均有影響。它與某些硬化元素形成沉淀硬化相，還可固溶強(qiáng)化馬氏體。鎳屬于形成并穩(wěn)定奧氏體的元素，可減少鐵素體（δ相）。同時(shí)，它又強(qiáng)烈降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度（一般希望M1點(diǎn)在室溫以上），故而鎳含量受到限制，一般約含4～8％Ni。含鉻量一般低于15％，達(dá)不到高鉻不銹鋼的水平，但比Cr13型馬氏體不銹鋼耐蝕性要好些。眾所周知，沉淀硬化處理往往帶來耐蝕性有所下降和增加氫脆的敏感性，馬氏體時(shí)效不銹鋼，一般地說，因無鐵素體（δ相）和碳化物的析出等原因，雖在某些環(huán)境介質(zhì)條件下對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感，但比普通馬氏體不銹鋼和PH不銹鋼性能優(yōu)越得多。此類鋼的純度（控制有害雜質(zhì)元素如C、P、Si、N、S等的含量）及其熱處理對(duì)斷裂韌性和應(yīng)力腐蝕等性能有重要影響。由于此類鋼是航空航天工業(yè)重要材料，不僅要求高強(qiáng)度和高的屈強(qiáng)比，而且對(duì)其構(gòu)件長(zhǎng)期儲(chǔ)運(yùn)和使用的安全可靠性要求很高。60年代中期以來，在應(yīng)力腐蝕領(lǐng)域，引入了斷裂力學(xué)理論，采用應(yīng)力腐蝕開裂門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子（Kiscc）來衡量具有宏觀裂紋的材料在應(yīng)力腐蝕條件下的破斷韌性值。積極開展了其硬化機(jī)理、斷裂韌性和應(yīng)力腐蝕裂紋等之間關(guān)系的研究。馬氏體時(shí)效不銹鋼可按鐵鉻鎳和鐵鉻（鎳）鈷系分，也可按強(qiáng)度級(jí)別分，如新型超高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效不銹鋼等。總之，馬氏體時(shí)效不銹鋼因具有優(yōu)良的機(jī)械性能和工藝（包括焊接）性能，并兼有一定的耐蝕性等，已成為析出硬化型不銹鋼的主要發(fā)展方向。
綜上所述，包括馬氏體型不銹鋼、半奧氏體型和馬氏體型PH不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼，其共同特點(diǎn)是著眼于強(qiáng)度和硬度，適用于超過奧氏體型和鐵素體型不銹鋼強(qiáng)度要求并兼有一定耐蝕性的用途。
關(guān)于沉淀硬化不銹鋼的分類，目前比較混亂。歸納起來大體有幾種意見：
1. 我國(guó)1964年出版的《合金鋼手冊(cè)》將馬氏體型不銹鋼按化學(xué)成分劃分為鉻和鉻鎳鋼兩類。其中馬氏體鉻鎳不銹鋼中，又按熱處理強(qiáng)化機(jī)理之不同分為淬火馬氏體（如1Cr17Ni2）不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼兩類。換句話說，是將沉淀硬化不銹鋼歸入馬氏體不銹鋼這一大類型。但因PH不銹鋼有其特殊性，強(qiáng)化機(jī)理同普通馬氏體不銹鋼有明顯區(qū)別，我國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)和日本JIS標(biāo)準(zhǔn)等均將其獨(dú)立分列為一個(gè)類型。
2. 60年代以來，馬氏體時(shí)效不銹鋼的迅速發(fā)展，可將馬氏體不銹鋼按發(fā)展階段先后分為：第一代-20年代開始發(fā)展起來的（普通）馬氏體不銹鋼；第二代-40年代開始發(fā)展起來的沉淀硬化（PH）不銹鋼；第三代--60年代開始發(fā)展起來的馬氏體時(shí)效不銹鋼。
因?yàn)镻H不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼的共同點(diǎn)都是依靠馬氏體相變硬化和經(jīng)時(shí)效處理的（析出）沉淀硬化相結(jié)合而強(qiáng)化。因此常將兩者歸為一類。總稱為沉淀硬化型，另一種
意見則建議總稱為馬氏體時(shí)效不銹鋼類。不論名稱如何，關(guān)鍵是分清馬氏體PH不銹鋼、半奧氏體PH不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼三類之間的異同。
另一種意見將PH不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼均歸入高強(qiáng)度不銹鋼。因何謂高強(qiáng)度鋼的具體標(biāo)準(zhǔn)界限尚未統(tǒng)一，又如馬氏體PH不銹鋼常分為中強(qiáng)度級(jí)和高強(qiáng)度級(jí)。因此，對(duì)高強(qiáng)度不銹鋼這一名稱，仍有異議。
3. 美國(guó)《不銹鋼手冊(cè)》（1977年）將奧氏體型沉淀硬化不銹鋼（如A286等）列入沉淀硬化型不銹鋼中。而美國(guó)《金屬手冊(cè)》（1985年版）卻把沉淀硬化不銹鋼和馬氏體時(shí)效不銹鋼均列入耐熱鋼而未列入不銹鋼。我國(guó)相當(dāng)美國(guó)A286的牌號(hào)為GH132，歸屬鐵基高溫合金（或稱耐熱合金）、近似A286的0Cr15Ni25Ti2MoA1VB鋼列入GB耐熱鋼標(biāo)準(zhǔn)。0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr17Ni7A1 PH不銹鋼同時(shí)列入不銹鋼和耐熱鋼GB標(biāo)準(zhǔn)之中。這說明至今還沒有一種統(tǒng)一的分類方法。但一般認(rèn)為奧氏體型沉淀硬化不銹鋼，屬于鐵基耐熱合金的前身，并可在更高的溫度范圍使用，如A286類，宜歸入耐熱范疇。
