应变时效强化是指不锈钢经加工以后，进行低 温回火，强度增加的过程。其本质是 C 和其他合金原 子向位错及其他晶体缺陷处扩散偏聚，钉扎位错，使 位错难以运动，从而造成马氏体时效强化。
一般来说，应变时效硬化量随应变量增加而变 大。应变时效硬化决定于时效温度和时间。也可将稳 定奥氏体钢进行冷加工，其后经低温退火，由于应变 时效硬化也会使强度提高。材料的稳定度、化学成 分、冷加工温度、冷加工量和退火温度决定了奥氏体 钢的应变时效硬化量。由于应变时效，随着硬度提 高，弹性特性会明显改善。 1.4 沉淀强化
强化机理是固溶强化、马氏体相变强化和二次 硬化共同作用的结果。 2.3 奥氏体沉淀硬化不锈钢
沉淀强化是不锈钢经固溶处理和时效处理后， 在原有相的基础上沉淀析出第二相而使钢强化。沉 淀硬化型不锈钢有马氏体系、半奥氏体系、奥氏体
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第 42 卷
系。但无论哪类沉淀硬化型不锈钢均含有析出硬化 元素。经时效处理会析出与基体共格的金属间化合 物，共格应变会使材料强度提高。时效硬化很容易获 得较高的硬度，很有实用价值。 1.5 细晶强化
对于没有相变的奥氏体及铁素体不锈钢，固溶
收稿日期：2019- 04- 18 ★基金项目：山西省科技重大专项（20181101009） 第一作者简介：杜晓建（1979—），男，博士，高级工程师，从事 不锈钢工艺改进及质量控制工作。
强化是一种有效的手段。 1.2 相变强化
相变强化是指由强度较弱的相转变为强度高的 马氏体相，在晶体内形成晶格缺陷密度很高的亚结 构，这些缺陷都将阻碍位错的运动，从而提高钢的强 度和硬度。
细晶强化是指通过细化晶粒，使不锈钢强度提 高的方法。它基于 Hall-Perch 公式、Nalyer 修正公式 等，有效晶粒尺寸和 M 板条宽度的细化，既增加钢 铁强度又提高韧性。 1.6 加工硬化
加工硬化是指亚稳定的奥氏体在经过加工以 后，诱发生成马氏体相，提高强度的工艺方法。
马氏体相生成量取决于奥氏体相的稳定度 （化 学组成）和加工条件（加工量、加工温度、加工速度）， 稳定度越低，加工量越大，加工温度越低，马氏体相 生成量就越大，强度提高越多。 2 高强度不锈钢的类型 2.1 奥氏体不锈钢
高强度不锈钢之所以能取得高强度是强化机理 产生作用的结果，但是对于一个钢种而言，强化机理 并不唯一，总是几个强化机理耦合的作用。从细分上 可以看到是以下几个方面[1-3]。 1.1 固溶强化
固溶强化是指过饱和的间隙原子在正常晶格中 造成晶格的畸变，形成一个强烈的应力场，该应力场 与位错发生强烈的交互作用，阻碍位错的运动，从而 提高钢的强度和硬度。C 在 α 相中的过饱和固溶体 是最常见的固溶强化事例。另外，N、Nb、Si 元素的固 溶强化作用，得到了深入研究。
强化机理是变形过程中发生应变诱发马氏体相 变和位错塞积。 2.2 马氏体不锈钢
典型的马氏体型高强度不锈钢是 SUS440C 钢 种。具有很高的强度和硬度，适合作为刀具。而 440C 钢主要应用在高温轴承类零件上，适用于航空、航天 等领域。
440C 不锈钢为高碳高铬马氏体型不锈钢，在国 内与 9Cr18Mo 钢相对应，它是在 9Crl8Mo 钢的基础 上发展而成的。由于 440C 不锈钢的碳和铬的质量分 数都比较高，热处理后碳化物数量多。
典 型 的 奥 氏 体 型 高 强 度 不 锈 钢 是 12Cr17NI7 （SUS301）钢种，是一种非稳态奥氏体不锈钢。具有 良好的塑性、韧性、耐腐蚀性及焊接性能，在冷变形 过程中会产生明显加工硬化。主要用途是弹片、发条 及弹簧等精密产品。
普通 301 奥氏体不锈钢含碳量在 0.06％左右， 70％以上的变形量也只能使其表面维氏硬度（HV） 达到 530 左右，继续增加变形量则会损坏轧机背衬 轴承和工作辊。而作为加工硬化趋势强的 301B 含碳 量（质量分数）都在 0.1％以上，较普通 301 奥氏体不 锈钢有更高的强度和硬度。
总第 179 期 2019 年第3 期
行业纵横
山西冶金 SHANXI METALLURGY
Total 179 No.3，2019
DOI : 10.16525/j 14- 1167/tf.2019.03.37
高强度不锈钢的强化机理及发展★
杜晓建， 张剑桥
（山西太钢不锈钢股份有限公司， 山西 太原 030003）
近些年的发展中，该类钢无论从其合金成分设 计、冶炼工艺及强度级别均上升了一个新的水平；现 如今，长寿命、抗疲劳、耐腐蚀、结构减重等设计理念 使该类钢的优势在不同的应用领域得到充分展现， 并成为了国内外学者共同关注和深入研究的热点。
因而，总结高强度不锈钢的强化机理，对高强度 不锈钢的发展有至关重要的作用。 1 强化机理
Hale Waihona Puke 摘 要：总结了高强度不锈钢强化机理，概述了不同类型高强度不锈钢的发展趋势，拟为高强度不锈钢的行业
发展提供参考。
关键词：高强钢 不锈钢 强化机理
中图分类号：TG142.71
文献标识码：A
文章编号：1672-1152（2019）03-0093-03
高强度不锈钢是不锈钢的重要组成部分，虽产 量不高，但品种规格多、质量要求高，在国防军工和 国民经济各部门的应用日益广泛，属高科技含量、高 附加值产品。该钢类尚无公认的定义，通常把屈服强 度大于 600 MPa 的不锈钢称为高强度不锈钢；把屈 服强度大于 1 380 MPa 的高强度不锈钢称为超高强 度不锈钢。
在高温淬火时，由于无扩散相变，会使不锈钢从 奥氏体（Y）相生成淬火马氏体（M）相。所以固溶于 Y 相中的合金元素仍然被固溶在 M 相中。13Cr 马氏体 （M）不锈钢属于此类，但此类钢强度虽好，韧性却很 差，耐蚀性也不好，为此开发了不锈马氏体时效钢， 基体为低碳马氏体组织，经时效处理后，具有更高强 度。Y 相在室温是稳定的，调整合金成分将 MS 点设 定到室温以下，其后经低温处理，生成 M 相，这种沉 淀硬化型不锈钢也可以利用相变强化。 1.3 应变时效强化