15-5PH 大截面锻件：为什么用它替 17-4PH，横向韧性差在哪？

15-5PH 是马氏体沉淀硬化不锈钢，UNS S15500、欧标 1.4532，碳不大于 0.07%、铬 14%~15.5%、镍 3.5%~5.5%、铜 2.5%~4.5%、铌加钽 0.15%~0.45%，密度 7.80 g/cm³、弹性模量约 196 GPa、热导率约 17.5 W/（m·K）、20~100℃ 线膨胀约 10.8×10⁻⁶/K。H900 档抗拉 1310 MPa、屈服 1170 MPa、伸长率 10%、硬度 40~47 HRC。

与 17-4PH 的差别在横向

两支料的成分体系接近，15-5PH 把铬从 15%~17.5% 降到 14%~15.5%，同时把镍与铜的区间调窄，目的是减少铁素体与夹杂，改善横向塑性与韧性。大截面锻件的横向性能往往是设计的控制项：纵向试样合格、横向冲击不足，是 17-4PH 厚锻件常见的坑。

大截面的淬透与均匀性

15-5PH 的淬透性好，直径 200 mm 级的锻件油淬或空淬都能得到马氏体，心部与表面的硬度差小。17-4PH 在大截面时心部可能出现铁素体，时效后的强度与韧性都不均匀。选材时按最大截面尺寸判断，超过 150 mm 优先 15-5PH，并要求切取心部试样做性能验证。

H900 与 H1025 的取舍

H900 是 482℃×1 h 空冷，抗拉 1310 MPa、屈服 1170 MPa、伸长率 10%、断面收缩 40%、硬度 40~47 HRC;H1025 是 552℃×4 h 空冷，抗拉 1070 MPa、屈服 1000 MPa、伸长率 12%、断面收缩 45%、硬度 36~42 HRC。强度差 200 MPa 左右，塑性与韧性差一档。承力件按应力水平选，不要一律取 H900。

固溶与交货状态

固溶处理 1038℃±14℃ 保温后油冷或空冷，AMS 5659 棒材一般按固溶态交货，可直接时效。固溶态硬度不大于 363 HBW、抗拉约 1000~1100 MPa，便于粗加工。采购时要写清是固溶态还是已时效态，两者价格与加工路线不同。

焊接与焊后处理

15-5PH 的焊接性优于 17-4PH，可焊，但焊接件的焊缝与热影响区性能仍低于母材，焊后一般要重新固溶加时效。厚截面焊前预热 100~150℃，层间温度控制，焊后缓冷。承力焊缝要做工艺评定，并检查热影响区的硬度分布。

到货复验

订料写：成分（铬 14%~15.5%、镍 3.5%~5.5%、铜 2.5%~4.5%、铌加钽 0.15%~0.45%）、状态（固溶或指定时效档）、力学（按档给抗拉、屈服、伸长率、断面收缩、硬度）、取样方向（纵向与横向）、无损、尺寸。标准可引 AMS 5659（棒）、ASTM A564 Grade 630 系列，牌号对应 UNS S15500 与 1.4532。

检修与失效

沉淀硬化钢件的检修看：应力腐蚀裂纹（多在焊缝与冷作区）、点蚀、氢脆（电镀后未去氢）。电镀件镀后必须在 200℃ 左右做 2~4 h 去氢，并在镀后 4 h 内开始。发现沿晶裂纹，先查是否经过电镀与酸洗，再评估剩余寿命。

锻造比与流线决定横向性能

大截面锻件的横向韧性，一半靠成分，一半靠锻造。锻造比不足，铸态枝晶与夹杂沿横向排布，横向冲击值上不去；锻造比过大，流线过度弯折，也不利。一般要求锻造比不小于 3，饼件与环件的流线沿周向分布。订货时把锻造比、锻件图与流线要求写进技术条件，比只写力学指标更有约束力。

低温工况要单独提冲击

15-5PH 在常温下的冲击值够用，但设计温度降到 0℃ 以下时，冲击功会下降，脆性转变温度与时效档有关。H1025 的韧性优于 H900，低温工况宜选前者。订货时把试验温度写清，按 0℃ 或 −20℃ 取冲击试样，并注明取样方向与缺口型式，否则复验结果无法比对。