17-4PH不锈钢是由铜、铌等构成的马氏体沉淀硬化不锈钢，其含碳量低，强度高，抗腐蚀性和可焊性均比一般的马氏体型不锈钢好，与18-8型不锈钢类似，热处理工艺简单，切削性好，具有很好的成形性能和良好的焊接性，可通过不同的热处理制度获得不同强度等级的合金材料，通常作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用，目前已经被大量推广运用于具有一定耐蚀要求的高强度零部件，如阀门、轴类、汽轮机零件等。
在应用过程中，尤其是在含氢环境下，高强不锈钢结构由于具有较高的氢脆敏感性而容易发生。为了确定17-4PH不锈钢在服役环境中的氢脆安全，本工作通过电化学测试和慢应变速率试验等方法研究了两种强度17-4PH不锈钢在阴极极化下的析氢行为及其氢脆敏感性变化规律。
试验材料为17-4PH不锈钢，其化学成分如表1所示。试样采用非真空电渣重熔工艺冶炼，通过不同的热处理方式，获得不同强度的合金材料，两种强度17-4PH不锈钢的热处理方式及其对应的力学性能如表2所示。
表1 17-4PH不锈钢的化学成分（质量分数，%）
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C |
Cr |
Ni |
Cu |
Si |
Mn |
Nb |
S |
P |
Fe |
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0.054 |
16.06 |
3.84 |
3.53 |
0.579 |
0.326 |
0.213 |
0.005 |
0.02 |
余量 |
表2 两种17-4PH不锈钢的热处理方式及力学性能
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试样 |
热处理方式 |
Rp0.2/MPa |
Rm/MPa |
A/% |
Z/% |
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17-4PH高强度 |
1040℃油淬+550℃空冷 |
1250 |
1360 |
13.0 |
55.5 |
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17-4PH低强度 |
1040℃油淬+600℃空冷 |
795 |
1020 |
16.0 |
62.0 |
采用电化学测试的方法评价了两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的阴极极化行为；采用充氢试验研究了两种强度的17-4PH不锈钢在-1.1V（SCE）电位下阴极极化15d后的含氢量；采用慢应变速率试验研究了两种强度17-4PH不锈钢在充氢后的氢脆系数。
结果表明：两种强度的17-4PH不锈钢在海水中的析氢转变电位均在-0.90V左右；低强度不锈钢的氢质量分数约为2.55×10-4%，而高强度不锈钢的氢质量分数则高达6.84×10-4%；试样充氢后，高强度不锈钢的脆性明显增加，而低强度不锈钢的脆性增加不明显，高强度不锈钢的氢脆系数远超过25%，此时材料已存在氢脆危险，而低强度不锈钢的氢脆系数约为18%左右，尚处于氢脆安全区。
