17-4PH（对应国标 05Cr17Ni4Cu4Nb、美标 UNS S17400）是一款经典的马氏体沉淀硬化不锈钢，通过铜与铌的沉淀析出相实现强化，兼具奥氏体不锈钢的耐蚀性和马氏体不锈钢的高强度，无需复杂热处理即可获得优异综合性能，广泛应用于航空航天、石油化工、医疗器械等领域。

1. 核心化学成分（质量分数）

该合金成分设计聚焦强度与耐蚀性的平衡，各元素含量控制如下：

• 碳（C）：≤0.07%，低碳设计减少碳化物析出，避免晶间腐蚀风险

• 硅（Si）：≤1.00%，辅助脱氧，优化加工性能

• 锰（Mn）：≤1.00%，改善合金塑性，过量易降低耐蚀性

• 磷（P）：≤0.040%，有害杂质，限制含量以降低脆性

• 硫（S）：≤0.030%，严格控制，避免影响焊接性能

• 铬（Cr）：15.50%-17.50%，形成致密氧化膜，是耐蚀性的核心保障

• 镍（Ni）：3.00%-5.00%，促进马氏体转变，提升韧性

• 铜（Cu）：3.00%-5.00%，与铌结合形成 Cu-Nb 沉淀相，实现沉淀强化

• 铌（Nb）：0.15%-0.45%，细化晶粒，辅助沉淀强化，提升高温稳定性

• 铁（Fe）：余量，构成合金基体

2. 关键性能指标

（1）力学性能（不同热处理状态下差异显著）

17-4PH 的强化主要依赖 固溶 + 时效 处理，典型状态下性能如下：

该合金室温强度可达 1100MPa 以上，且低温韧性良好，在 - 50℃环境下仍能保持稳定的力学性能。

（2）耐腐蚀性能

铬元素形成的钝化膜使其耐蚀性优于普通马氏体不锈钢，可耐受大气、淡水、海水、稀酸等介质的腐蚀；在温和的氧化性介质中表现稳定，但不适用于强氧化性酸（如浓硝酸）和强还原性酸（如盐酸）环境。抗应力腐蚀开裂性能良好，时效处理后耐蚀性进一步提升，适合在腐蚀与载荷并存的工况下使用。

（3）物理性能

• 密度：约 7.80g/cm³

• 熔点：1398-1454℃

• 热导率：16.3W/(m・K)（20℃）

• 线膨胀系数：10.8×10⁻⁶/℃（20-100℃）

• 磁性：马氏体组织使其具有弱磁性

3. 加工与热处理工艺

（1）热加工

热加工温度范围为 1040-1200℃，终锻 / 终轧温度不低于 900℃，加工后空冷或风冷，可获得过饱和固溶体组织；避免在 700-900℃区间长时间保温，防止提前析出相导致强度下降。

（2）冷加工

固溶处理后的 17-4PH 塑性良好，可进行冷轧、冷拔、冲压等操作；冷加工变形量超过 20% 时，建议进行中间固溶处理，消除加工硬化。

（3）热处理（核心强化流程）

1. 固溶处理：温度 1040℃，保温时间根据工件厚度调整（1-2 小时），随后油冷或水冷，获得过饱和马氏体组织。

2. 时效处理：根据所需强度选择时效温度（482-621℃），保温 4 小时后空冷，析出 Cu-Nb 强化相，提升强度与硬度。

（4）焊接性能

可采用氩弧焊、焊条电弧焊等工艺，焊接前需将母材预热至 150-200℃，选用匹配的不锈钢焊丝；焊接后需进行时效处理，恢复接头强度，避免焊接应力导致开裂。

4. 主要应用领域

• 航空航天：用于制造飞机起落架部件、发动机紧固件、导弹壳体等，兼顾高强度与耐蚀性。

• 石油化工：适配油气开采井下工具、阀门、泵体等，耐受井下高温高压腐蚀环境。

• 医疗器械：用于制作手术器械、植入物（如人工关节），生物相容性良好且耐体液腐蚀。

• 通用机械：制造高精度模具、阀门阀芯、海水淡化设备部件等，适配多种复杂工况。