沉淀硬化不銹鋼的強(qiáng)化主要是依靠第二相從基體組織中沉淀析出實(shí)現(xiàn)的。強(qiáng)化是依靠沉淀相（第二相質(zhì)點(diǎn)）在基體中造成應(yīng)力場(chǎng)，這個(gè)應(yīng)力場(chǎng)又和運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)之間的交互作用的結(jié)果。有的究結(jié)果證明，沉淀相在組織中的體積比越大，強(qiáng)化效果越顯著；沉淀相質(zhì)點(diǎn)的彌散度越大，強(qiáng)化效果越好。
沉淀硬化不銹鋼的基體組織有所不同，但是，依靠沉淀相強(qiáng)化的作用是相同的。
可見(jiàn)，沉淀硬化不銹鋼的熱處理主要有兩個(gè)過(guò)程，即先獲取穩(wěn)定的基體組織，再令第二相質(zhì)點(diǎn)沉淀析出。
就上述四個(gè)類型的沉淀硬化不銹鋼而言，為達(dá)到強(qiáng)化的目的，處理的主要過(guò)程可有如下幾種形式。
一、固溶處理
固溶處理也常稱A處理（Austenite Conditioning).這是對(duì)任何一種沉淀硬化不銹鋼都要經(jīng)歷的一個(gè)熱處理過(guò)程。利用某些元素（這里主要是作為沉淀相析出的元素）在高溫溶解度大、低溫溶解度小的特點(diǎn)，通過(guò)高溫加熱，使可沉淀元素充分地溶于基體組織中，保證在以后的冷卻過(guò)程中處于過(guò)飽和狀態(tài)，為下一步的時(shí)效過(guò)程中能大量地彌散析出創(chuàng)造充分條件。
以銅為例，見(jiàn)圖5-1,銅在1096℃時(shí)在γ-Fe中的溶解度約為8.2%,850℃時(shí)在γ-Fe中的最大溶解度為3.1%,在α-Fe中最大溶解度為2.2%.而在室溫下在α-Fe中的溶解度僅為0.2%左右。由此可見(jiàn)，含銅元素的鋼自高溫快速冷卻到室溫后，銅是呈過(guò)飽和狀態(tài)存在于基體中的。在一定條件下（如重新加熱到某一溫度），銅將沉淀析出。
固溶處理效果對(duì)材料熱處理后的最終結(jié)果的影響是重要的，所以，固溶處理的加熱和冷卻控制應(yīng)予以注意。
固溶加熱溫度不足或保溫時(shí)間不足，合金元素不能較好地溶解于基體中，沉淀強(qiáng)化元素在以后的時(shí)效過(guò)程中的析出量不足，將影響強(qiáng)化效果。其中，對(duì)于馬氏體和半奧氏體沉淀硬化不銹鋼來(lái)說(shuō)，固溶加熱不足，還會(huì)影響基體強(qiáng)度。固溶加熱溫度過(guò)高使鋼的晶粒變粗，使固溶處理后的組織粗大，影響性能，特別是使沖擊韌性降低。此外，對(duì)于馬氏體和半奧氏體沉淀硬化不銹鋼，還會(huì)因奧氏體化溫度高，合金元素過(guò)量溶解，提高了奧氏體的穩(wěn)定性，降低了Ms點(diǎn)，會(huì)使鋼中產(chǎn)生過(guò)量的殘留奧氏體（對(duì)于馬氏體沉淀硬化不銹鋼）或奧氏體的比例增大（對(duì)于半奧氏體沉淀硬化不銹鋼），同樣會(huì)影響最終的熱處理效果和性能。
固溶處理的冷卻，首先應(yīng)保證足夠的冷卻速度，使沉淀強(qiáng)化元素充分固溶于基體中。如果冷卻太慢，會(huì)使沉淀強(qiáng)化元素在固溶冷卻時(shí)就析出，這個(gè)過(guò)程的析出效果遠(yuǎn)不及以后時(shí)效過(guò)程中的析出效果。固溶冷卻過(guò)程中的析出，會(huì)降低最終的沉淀強(qiáng)化效果。但是，太快的固溶冷卻速度對(duì)馬氏體沉淀硬化不銹鋼來(lái)說(shuō)，會(huì)因馬氏體轉(zhuǎn)變應(yīng)力太大，有產(chǎn)生裂紋的可能性。
二、調(diào)整處理
調(diào)整處理也常稱T處理（Transformation treatment),有時(shí)也叫相變處理。
所謂調(diào)整處理，簡(jiǎn)而言之，就是調(diào)整鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Ms和Mf。這種方法主要用于半奧氏體沉淀硬化不銹鋼，有時(shí)也用于馬氏體沉淀硬化不銹鋼。
半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)較低，固溶處理后的組織基本上是奧氏體組織，基體強(qiáng)度較低，在這種組織條件下進(jìn)行時(shí)效處理的強(qiáng)化效果不好。為此，在固溶后應(yīng)進(jìn)行一次以提高馬氏體點(diǎn)為目的的熱處理。眾所周知，為提高馬氏體點(diǎn)，降低奧氏體的穩(wěn)定性，重要的手段之一是將鋼加熱到一定溫度并保溫，使奧氏體中的碳和合金元素析出，降低基體中合金的濃度。這樣，在冷卻時(shí)，由于奧氏體穩(wěn)定性降低，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)提高，調(diào)整處理冷卻后原奧氏體將轉(zhuǎn)變成馬氏體。此時(shí)，半奧氏體沉淀硬化不銹鋼的基體組織基本上是馬氏體。在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行時(shí)效處理，會(huì)獲得較好的強(qiáng)化效果。調(diào)整處理對(duì)馬氏體點(diǎn)的提高作用見(jiàn)圖5-2。
圖5-2是半奧氏體沉淀硬化不銹鋼0Cr17Ni7Al加熱溫度對(duì)Ms點(diǎn)的影響關(guān)系。有資料報(bào)道，0Cr17Ni7Al 鋼加熱到1038℃時(shí)，Ms點(diǎn)約為－196℃;加熱到945℃,M.點(diǎn)約為－73℃;加熱到800℃時(shí)，Ms點(diǎn)約為＋90℃.這個(gè)結(jié)果足可說(shuō)明用加熱溫度來(lái)調(diào)整半奧氏體沉淀硬化不銹鋼M.點(diǎn)溫度的重要作用。隨著M,點(diǎn)的變化，冷卻后組織中馬氏體與奧氏體的比例也有明顯變化，見(jiàn)圖5-2的下半部分。
所以，半奧氏體沉淀硬化不銹鋼在固溶處理后再進(jìn)行一次調(diào)整處理，可獲得基本上以馬氏體為基體的組織，再經(jīng)時(shí)效處理，即可保證該種材料的性能達(dá)到要求。
半奧氏體沉淀硬化不銹鋼調(diào)整處理加熱溫度應(yīng)根據(jù)預(yù)想的調(diào)整處理效果來(lái)確定（見(jiàn)熱處理工藝部分）。
三、冷變形處理
冷變形處理也常稱C處理（Cold Working)。
冷變形處理主要用于半奧氏體、奧氏體、奧氏體－鐵素體沉淀硬化不銹鋼。
冷變形處理就是將材料在固溶處理后進(jìn)行一定程度的冷變形加工（如冷拉鋼絲、冷軋板等的加工成型），以促進(jìn)奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變（參見(jiàn)本書(shū)第三章第三節(jié)奧氏體不銹鋼的冷加工強(qiáng)化及去應(yīng)力處理部分）。通過(guò)冷變形，可使鋼中的奧氏體在Md點(diǎn)轉(zhuǎn)變成馬氏體。在材料成分一定的條件下，變形程度越大，奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的量越多，對(duì)基體的強(qiáng)化程度越大。
半奧氏體、奧氏體、奧氏體－鐵素體型沉淀硬化不銹鋼，固溶處理后進(jìn)行一定程度的冷變形，在基體組織強(qiáng)化后再進(jìn)行時(shí)效處理，可使材料獲得理想的性能和強(qiáng)化效果。
通過(guò)冷變形處理，材料塑性、韌性下降，強(qiáng)度明顯提高。
四、冷處理
冷處理也常稱為R處理（Refrigeration treatment).
沉淀硬化不銹鋼的冷處理也是為了促進(jìn)奧氏體向馬氏體特變。
將固溶處理或固溶處理一調(diào)整處理后的沉淀硬化不銹鋼再進(jìn)行一次低于室溫（通常在-73℃左右）的冷處理，由于冷處理的溫度低于Ms點(diǎn)溫度，使原組織中較穩(wěn)定的奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，所以，基體組織基本上是馬氏體，然后再進(jìn)行時(shí)效處理，可以保證材料獲得優(yōu)良的性能和強(qiáng)化效果。
五、時(shí)效處理
沉淀硬化不銹鋼的時(shí)效處理也常稱為H處理（Hardening treatment),有的也叫沉淀硬化處理或硬化處理。
時(shí)效處理是所有沉淀硬化不銹鋼必須進(jìn)行的處理程序，也是沉淀硬化不銹鋼熱處理中最重要的處理程序。
時(shí)效處理的目的是使過(guò)飽和溶于基體中的沉淀硬化合金元素以極細(xì)的質(zhì)點(diǎn)形式析出，這種析出質(zhì)點(diǎn)可能是合金元素的質(zhì)點(diǎn)，也可能是金屬間化合物的質(zhì)點(diǎn)。這種析出質(zhì)點(diǎn)的形態(tài)與分布和時(shí)效溫度及保溫時(shí)間有關(guān)。
以銅為例。銅過(guò)飽和固溶于基體中時(shí)，當(dāng)加熱到一定溫度，首先是過(guò)飽和相脫溶，在析出銅顆粒的過(guò)程中，最初形式是富鋼的偏聚區(qū)，是亞穩(wěn)定相，與母體保持共格，當(dāng)長(zhǎng)大到一定程度時(shí)，才能形成e-Cu沉淀顆粒。這一理論已經(jīng)用試驗(yàn)予以證實(shí)。如對(duì)含1.12%銅的高純鋼經(jīng)850℃加熱后水冷的固溶處理，在光學(xué)顯微鏡下只能觀察到多邊形鐵素體形態(tài)，在鐵素體晶粒內(nèi)看不到任何析出物，說(shuō)明這時(shí)的鐵素體是含銅的過(guò)飽和鐵素體。經(jīng)550℃時(shí)效不同時(shí)間，其硬度會(huì)發(fā)生明顯變化，呈升高趨勢(shì)，但是在光學(xué)顯微鏡下的鐵素體組織卻未發(fā)生明顯變化，仍然觀察下到沉淀析出物，而在電子顯微鏡下以數(shù)十萬(wàn)倍觀察，才能發(fā)現(xiàn)只有5~25mm的“顆粒”，并確認(rèn)是銅原子偏聚區(qū)。進(jìn)一步提高時(shí)效溫度，便可發(fā)現(xiàn)在鐵素體基體上有較清晰的顆粒。更長(zhǎng)時(shí)間的時(shí)效則可發(fā)現(xiàn)E-Cu顆粒。如果再進(jìn)一步提高時(shí)效溫度和延長(zhǎng)保溫時(shí)間，原子擴(kuò)散更容易，顆粒會(huì)進(jìn)一步長(zhǎng)大、粗化，反映在硬度上呈下降趨勢(shì)，材料處于過(guò)時(shí)效狀態(tài)?？梢?jiàn)，沉淀硬化不銹鋼的時(shí)效效果與時(shí)效溫度和保溫時(shí)間有關(guān)。見(jiàn)圖5-3。
時(shí)效溫度和時(shí)間的選擇是依據(jù)對(duì)材料的強(qiáng)化目標(biāo)確定的。時(shí)效溫度對(duì)時(shí)效效果的影響比時(shí)效時(shí)間更明顯。
六、均勻化處理
沉淀硬化不銹鋼的均勻化處理主要用于鑄件。作用是改善鑄件成分和組織的不均勻性，細(xì)化晶粒，并使鑄件凝固時(shí)形成的多邊形鐵素體趨于球化。鑄件經(jīng)過(guò)均勻化處理，對(duì)以后的固溶效果及最終時(shí)效強(qiáng)化效果有積極的作用。
均勻化處理溫度一般選在1060~1150℃。
七、焊后熱處理
沉淀硬化不銹鋼的焊后熱處理包含鑄件補(bǔ)焊后或結(jié)構(gòu)件焊接后的熱處理。
焊后熱處理的目的和作用依焊接或鑄件補(bǔ)焊前材料的熱處理狀態(tài)而確定。焊前材料未經(jīng)過(guò)固溶處理，焊后應(yīng)進(jìn)行固溶處理和時(shí)效處理，以保證母體及焊縫（或補(bǔ)焊處）達(dá)到要求的性能，如果焊前材料經(jīng)過(guò)了固溶處理或固溶時(shí)效處理，則焊后可采用時(shí)效處理或略低于時(shí)效溫度的去應(yīng)力處理。
上面介紹了沉淀硬化不銹鋼常見(jiàn)的幾種熱處理方式，實(shí)際上，應(yīng)根據(jù)鋼的具體類型、制品特性等因素，采用不同組合方式。另外，沉淀硬化不銹鋼的熱處理方式，習(xí)慣上以英文字母表示，在溫度表示上常以℉(華氏度）或℃(攝氏度）表示，有時(shí)需冷變形時(shí)，對(duì)冷變形量也有表示。舉例如下。
［例1] A+H500(用℃表示時(shí)）或A+H930(用℉表示時(shí)）
即為固溶處理后再經(jīng)500℃(930F)的時(shí)效處理。常用于馬氏體沉淀硬化不銹鋼。
［例2] A+TH500
即為固溶處理后經(jīng)調(diào)整處理，再經(jīng)500℃時(shí)效處理。常用于半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。
［例3]A+C,H500
即為固溶處理后經(jīng)50%冷變形，再經(jīng)500℃時(shí)效處理。常用于奧氏體沉淀硬化不銹鋼。
［例4]A+T+RH500
即為固溶處理后經(jīng)調(diào)整處理，－70℃的冷處理和500℃的時(shí)效處理。常用于奧氏體沉淀硬化不銹鋼。
