析出硬化系ステンレス鋼
マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼は、固溶化処理の急冷途中にマルテンサイト変態を起こさせ、固溶化処理後は室温で組織がマルテンサイトとなる鋼種である。次いで、析出硬化させるための熱処理(時効処理)が施される。析出硬化のみならず、マルテンサイト変態も高強度化の機構として利用する鋼種といえる。
マルテンサイト系の組成は、室温でマルテンサイト組織となるように調整される。そのため、マルテンサイト変態の開始温度(Ms点)と終了温度(Mf点)が室温以上となる必要がある。組成上の特徴は、クロムとニッケルの含有量がやや少なめとなる。Ms点の予測経験式がいくつか提案されており、それらが組成調整の目安となる。
マルテンサイト系の代表例として、"17-4PH" という鋼種が知られる。17-4PHの場合は、析出硬化のために銅が添加される。銅を多く含む微細な第二相(Cu-rich相)が母相中に析出して硬化する。他には、より高強度の "PH13-8Mo" などが知られ、これはニッケル・アルミニウム化合物が主に析出硬化を起こす。マルテンサイト系代の組成例を以下に示す。
マルテンサイト系に施される固溶化処理の温度は、17-4PH が約 1040 °C、PH13-8Mo が約 930 °C で設定されている。この温度で一定時間保持した後に急冷し、マルテンサイト化させる。固溶化処理後は時効処理が行われる。時効処理は「H処理」とも呼ばれ、時効処理温度を華氏で表した数値とともに熱処理条件を指定する記号が用意されている。例えば、579 °C (1075 °F) で4時間保持して空冷する時効処理は、"H1075"と指定される。
析出硬化前の析出硬化系ステンレス鋼はそこそこ軟らかいので、時効処理前に加工して、それから時効処理・析出硬化させるのが基本となる。析出硬化系に適用される時効処理温度は、マルテンサイト系ステンレス鋼などに適用される焼入れ温度よりも総じて低い。そのため、酸化スケール発生や寸法変化が抑えられる利点が出硬化系にはある。
固溶化処理後のマルテンサイト系の組織は、低炭素の比較的軟らかなマルテンサイトであり、加工硬化も小さい。そのため、打ち抜き加工や曲げ加工などの成形加工がマルテンサイト系に適用可能である。ただし、変形量の多い冷間加工は困難である。セミオーステナイト系は、上記のように、もともと加工時の成形しやすさを狙った鋼種である。通常は、固溶化処理後・マルテンサイト化処理前に加工が行われる。セミオーステナイト系の成形性はマルテンサイト系よりも良好で、オーステナイト系ステンレス鋼の301系に近い成形性を持つ。ただし、セミオーステナイト系を圧延率の高い冷間加工で硬化させる場合は、板ばねのような比較的単純な形への加工に限定される。