UGI® 4545 AIR 空冷退火 — 航空航天级沉淀硬化不锈钢

UGI® 15-5PH AIR 或 UGI® 4545 AIR 是优质沉淀硬化 (PH) 马氏体不锈钢，主要面向航空航天用途。适用于需要高强度与高韧性结合的零件，亦具良好抗疲劳性能。属电渣重熔材料 (符合 AMS 5659 Type 2)，采用该领域最先进技术，保证组织均匀性和各向同性，纵横向均具高力学性能 (铁磁性)。

光学显微镜下显微组织为均匀马氏体，含铌碳氮化物析出物 (SEM 下可见白色颗粒) 和残留奥氏体 (分数取决于冶金状态)。纳米级富铜析出相可在透射电镜 (TEM) 下观察。UGI® 15-5PH AIR δ-铁素体含量 <1% (低于 UGI® 17-4PH AIR)，符合 AMS 2315；前奥氏体晶粒度 ≤6 级。

采用消耗式电渣重熔 (ESR) 生产，残余夹杂物极细且均匀分布。按 ASTM E45/A 保证微观净度：A、B、C、D 类 (薄) <1.5；A、B、C、D 类 (重) <1。

性能参数

一般性能

机械性能

热学性能

电学性能

化学成分

工艺性能

应用领域

• 航空航天优质飞机级零件
• 传感器制造，如压力传感器
• 医疗辅助器械
• 轴、齿轮
• 接头
• 结构件等

耐腐蚀性能

UGI® 15-5 PH AIR 耐腐蚀性良好，某些情况下接近 18Cr-8Ni 奥氏体钢。

点蚀： UGI® 15-5 PH AIR 点蚀耐蚀性远超传统 12% Cr 马氏体不锈钢，点蚀电位水平与超级马氏体钢 1.4418 和奥氏体钢 1.4301 (AISI 304) 相当。

晶间腐蚀： 低碳含量 (部分与 Nb 结合) 使其在按建议热处理后对晶间腐蚀不敏感。

其他腐蚀机制： 在特定环境和条件下耐疲劳腐蚀和应力腐蚀。因高力学性能与耐蚀性结合，耐冲蚀腐蚀性能亦良好。

通用加工性能

因低硫含量和极高微观净度，UGI® 15-5 PH AIR 断屑性差，钻削和精车等加工可能产生困难。建议在 A 态 (固溶退火) 下完成大部分终加工，避免加工硬化态下刀具磨损过大。沉淀硬化热处理后加工不推荐，因基材力学性能越高，刀具磨损越大、生产率越低。A 态下粗车测试 (ap=1.5mm, f=0.25mm/rev) 显示，STELLRAM SP4019 CCGT 09T308E-62 刀具 15 分钟有效切削后后刀面磨损 0.15mm 的切削速度约 145 m/min，而 UGIMA® 4542 (改进加工性 17-4 PH) 约 160 m/min。视加工工序，UGI® 15-5 PH AIR 加工效率比 UGIMA® 4542 低 10-30%。

热处理

热处理包含两步：

1. 奥氏体化： 使合金元素 (特别是 Cu) 进入过饱和马氏体。固溶退火在 1030-1050°C 进行，油淬或小截面件空冷。此态 (A 态) 硬度中等，Cu 沉淀硬化未生效，常用于机加工或冷成形前。建议奥氏体化后 300°C 去应力 1 小时，稳定材料防淬火裂纹。
2. 时效： 固溶处理后时效析出 Cu 相 (沉淀硬化)，某些情况下形成回火奥氏体提高韧性。通过时效温度调节强韧性权衡。时效温度 480°C (H900) 至 620°C (H1150)。H900 为硬化峰值，Cu 析出致最大硬度。温度升高时硬度/强度因析出物长大而下降。580°C 以上析出回火奥氏体，韧性升强度降。H1025 常被选为强韧性最佳平衡。

软化处理： H1150M 循环 (固溶退火 + 760°C 回火 2h + 620°C 时效 4h) 获最低强度：UTS=780 MPa, YS=710 MPa, HRC<32，显著低于 A 态。

热处理制度表

热成形

适合锻造。加热温度 1150-1200°C，锻造温度 1200-950°C。锻后空冷或油冷。锻件需后续热处理 (固溶退火及时效，见上文)。

其他

磁粉探伤与宏观检验： 符合 AMS 2300：频率/严重度 0/0。宏观组织符合 AMS 5659：1-4 级通常按 ASTM A604 评为 A 级严重度。

可供产品：

其他产品请联系供应商。

表面处理

酸洗工艺：同 630 牌号钢。必要时推荐去污处理 (除去铁粒子)：1/4 体积 52% 硝酸 (36° Baumé) + 3/4 水，常温，时长视情况，完成后彻底水洗。

注：不锈钢耐蚀性取决于腐蚀介质成分 (氯化物浓度、氧化剂、温度、pH、搅动等) 及材料表面状态 (无金属颗粒、光洁度如硬化/抛光等)。盐雾试验 (ISO 9227) 需注意：避免用标签标记试样 (可能导致腐蚀蔓延缩短耐蚀时间)。

焊接

UGI® 15-5 PH AIR 可免预热焊接，适用大多数焊接工艺：GMAW/GTAW (有/无填充丝)、激光、电阻、电子束等。若焊缝区力学性能需达母材水平，须用无填充金属或同质填充丝 (如 AWS E/ER 630)，焊后做沉淀硬化热处理 (见上文各 PH 制度)。若焊缝区力学性能要求不高，可用 ER308LSi (19 9 L Si) 填充丝。

若焊后不做沉淀硬化，建议 250/300°C 去应力处理以提高热影响区韧性、防止冷裂 (焊态马氏体组织)。焊接设计应考虑高强钢特性：避免缺口和截面突变。GMAW 推荐 Ar+1%CO₂ 或 1-2%O₂ 保护气；GMAW/GTAW 均避免含 H₂、N₂ 的气体。