UGI® 4545 AIR H925 —— 优质航空级沉淀硬化马氏体不锈钢

产品概述

UGI® 15-5PH AIR（亦称 UGI® 4545 AIR）是一种优质沉淀硬化（PH）马氏体不锈钢，专为航空航天领域设计。该钢种兼具高强度与高韧性，并表现出优异的抗疲劳性能。材料采用电渣重熔工艺（符合 AMS 5659 Type 2 标准），运用该领域最先进技术生产，确保了组织的良好均匀性与各向同性，在纵向与横向均能获得优异的力学性能（铁磁性）。

微观组织特征

光学显微镜下观察到的微观组织由均匀马氏体、铌碳氮化物析出物（SEM 下可见白色颗粒）以及残留奥氏体组成，残留奥氏体含量取决于冶金状态。透射电镜（TEM）可观察到纳米级富铜析出相。根据 AMS 2315 标准，UGI® 15-5PH AIR 的 δ-铁素体含量低于 1%（低于 UGI® 17-4PH AIR），原始奥氏体晶粒度细小，等级 ≤ 6 级。

纯净度保证

材料采用消耗式电渣重熔（ESR）生产，残留夹杂物极其微小且在截面上均匀分布。按 ASTM E45 方法 A 评定的微观纯净度指标保证如下：

• A、B、C、D 类（薄系列）< 1.5 级
• A、B、C、D 类（重系列）< 1 级

主要性能参数

一般物理属性

力学性能（H925 状态）

热学性能

电学性能

化学成分（质量分数，%）

工艺性能与应用指南

应用领域

• 航空航天：优质航空器材料
• 传感器制造，如压力传感器
• 医疗辅助器械
• 轴类、齿轮
• 接头、结构件等

耐蚀性能

UGI® 15-5PH AIR 具有良好的耐腐蚀性，在某些介质中可与 18Cr-8Ni 奥氏体不锈钢媲美。

点蚀腐蚀： 该钢抗点蚀能力远超经典 12% Cr 马氏体不锈钢，点蚀电位水平与超级马氏体钢 1.4418 及奥氏体钢 1.4301 (AISI 304) 相当。

晶间腐蚀： 因碳含量极低（部分碳与 Nb 结合），经适当热处理后对晶间腐蚀不敏感。

其他腐蚀机制： 具备良好的耐腐蚀疲劳与应力腐蚀开裂性能，且因高力学性能与耐蚀性的结合，表现出良好的耐侵蚀腐蚀性能。

加工性能

因硫含量低、微观纯净度高，UGI® 15-5PH AIR 断屑性较差，钻削和精车等操作可能遇到困难。建议在固溶退火态（A 态）下完成大部分加工，以减少刀具磨损。沉淀硬化后加工不推荐，因硬度越高，刀具磨损越快，生产率越低。A 态下粗车试验（ap=1.5 mm, f=0.25 mm/r）显示，使用 STELLRAM SP4019 CCGT 09T308E-62 刀片，15 分钟有效切削后后刀面磨损达 0.15 mm 时的切削速度约 145 m/min，而改善切削性的 UGIMA® 4542 (17-4PH) 约为 160 m/min。视加工工序不同，UGI® 15-5PH AIR 的加工效率比 UGIMA® 4542 低 10%–30%。

热处理制度

热处理包含两步：

1. 奥氏体化（固溶处理）： 1030–1050 °C 加热，油淬或小截面风冷，得到 A 态。此时 Cu 尚未析出硬化，硬度中等，适合机加工或冷成型。建议随后进行 300 °C × 1 h 去应力处理，稳定组织、防淬火裂纹。
2. 时效（时效硬化）： 在固溶处理后进行，使富铜相析出并调节性能，得到 H 态。时效温度 480 °C (H900) 至 620 °C (H1150) 之间。H900 为硬度峰值；温度升高时析出物长大，强度下降；580 °C 以上析出回火奥氏体，韧性上升但强度下降。H1025 常被选为强韧平衡的最佳折中。

软化处理 H1150M： 固溶 + 760 °C × 2 h 回火 + 620 °C × 4 h 时效，可获最低强度：UTS ≈ 780 MPa, YS ≈ 710 MPa, HRC < 32，显著低于 A 态。

热加工

适合锻造。加热温度 1150–1200 °C，锻造温度区间 1200–950 °C。锻后风冷或油冷，随后须进行固溶退火及时效处理（见上文）。

产品规格与供货状态

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 级一般按 ASTM A604 评为 A 级严重度。

其他规格产品请咨询供应商。

表面处理

酸洗工艺同 630 牌号（17-4PH）。如需去除铁污染（去铁处理），建议：

• 52% 硝酸 (36° Bé) 1 体积份
• 水 3 体积份
• 室温下进行，时间视情况调整
• 处理后充分水洗

注：不锈钢耐蚀性受多种因素影响（氯离子浓度、氧化剂、温度、pH、搅动、表面处理等）。盐雾试验 (ISO 9227) 等测试时应避免标签标记导致的锈蚀流痕。

焊接工艺

可免预热焊接，适用 GMAW、GTAW（填丝/不填丝）、激光、电阻焊、电子束焊等。要求焊缝性能与母材一致时，采用同成分填充材料 (AWS E/ER 630) 并焊后做沉淀硬化热处理；不要求同等性能时可用 ER308LSi (19 9 L Si) 等填丝。若焊后不做时效硬化，建议 250–300 °C 去应力处理以提高 HAZ 韧性、防止冷裂纹。焊接设计应避免截面突变与尖角。GMAW 推荐 Ar+1%CO₂ 或 Ar+1–2%O₂ 保护气；GMAW/GTAW 禁用含 H₂、N₂ 的气体。