析出硬化系ステンレス鋼
析出硬化系ステンレス鋼(せきしゅつこうかけいステンレスこう)とは、特定の元素を添加して析出硬化を起こし、高強度化・高硬度化させたステンレス鋼の一種である。析出硬化型ステンレス鋼とも呼ばれる。英語名は precipitation hardening stainless steel で PHステンレス鋼とも呼ばれる。ステンレス鋼の金属組織別分類の一つで、他には「フェライト系ステンレス鋼」「マルテンサイト系ステンレス鋼」「オーステナイト系ステンレス鋼」「オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼」がある。ステンレス鋼の中では、析出硬化系ステンレス鋼は耐食性をそれほど落とさずに高強度・高硬度を実現させた特徴を持つ。
析出硬化系ステンレス鋼の中でも組織別分類があり、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼、セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼、オーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼が一般的である。マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼は、固溶化処理と時効処理の2段階処理で硬化できる。セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼は、処理の手間が多いが、オーステナイトの成形性の良さを利用できる。オーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼は、強度がやや劣るが耐食性や低温・高温強度に優れる。マルテンサイト系の 17-4PH とセミオーステナイト系の 17-7PH が特に代表的である。
1946年にUSスチールから販売された析出硬化系ステンレス鋼が、析出硬化系ステンレス鋼の最初の実用鋼種とされる。ステンレス鋼の中で析出硬化系ステンレス鋼の利用量は少ないが、航空機分野などで活用されている。ゴルフクラブのヘッド素材などにも使われる。古くはアポロ司令船の外板耐熱構造で析出硬化系ステンレス鋼が使われた。
セミオーステナイト系析出硬化型ステンレス鋼は、固溶化処理によるマルテンサイト変態を起こさせず、固溶化処理後は室温で組織がオーステナイトとなる鋼種である。固溶化処理後のオーステナイトは準安定なオーステナイトとなっており、再度の熱処理または冷間加工を行ってマルテンサイト変態を起こしてマルテンサイト組織にし、時効処理を行う。セミオーステナイト系も、マルテンサイト変態と析出硬化を高強度化機構として利用する鋼種といえる。このようにオーステナイト化を挟む理由は、形状を成形するときにはオーステナイト組織の特性を活かして加工しやすくためである。なおかつ、使用時にはマルテンサイト組織の特性を活かして高強度を実現するため、最終的にはマルテンサイト化させる。
セミオーステナイト系の組成は、上記のような組織変化のパターンを実現するために、析出硬化系の中でも特に調整がシビアといえる。室温ではマルテンサイトにならない程度にオーステナイトを安定にする必要があるが、全くマルテンサイト変態しなくなるほど安定過ぎるのは認められない。組成上の特徴は、クロムとニッケルの含有量がやや多めとなる。Ms点は室温以下である。炭素をおよそ 0.1 % 含んでいるのもセミオーステナイト系の組成の特徴である。時効処理前のマルテンサイト化に熱処理を利用する場合は、熱処理中に炭素化合物を意図的に析出させて、母相から炭素を抜くことで母相のMs点を上昇させ、母相のマルテンサイト化を実現しやすくする。
"17-7PH" という鋼種が、セミオーステナイト系の代表例として知られる。17-7PH の場合は、アルミニウムを析出硬化元素として含み、ニッケル・アルミニウム化合物の析出によって主に硬化する。