沉淀硬化是指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。

沉淀硬化（Precipitationhardening）（析出强化）是指金属在过饱和固溶体中溶质原子偏聚区和（或）由之脱溶出微粒弥散分布于基体中而导致硬化的一种热处理工艺。如奥氏体沉淀不锈钢在固溶处理后或经冷加工后，在400～500℃或700～800℃进行沉淀硬化处理，可获得很高的强度。即某些合金的过饱和固溶体在室温下放置或者将它加热到一定温度，溶质原子会在固溶点阵的一定区域内聚集或组成第二相，从而导致合金的硬度升高的现象。

沉淀硬化热处理：沉淀硬化的热处理工艺过程为固溶处理+时效处理；沉淀硬化机制为弥散强化。

沉淀硬化机理是因为金属材料中第二相粒子从过饱和固溶体里析出而引起应变，从而引起金属点阵的强化。造成最大强化是在形成可见的第二相粒子之前，这个阶段称为析出的孕育阶段。在这个阶段，要析出来形成第二相的原子，倾向于成群地堆积，它们与母相保持连续的共格联系，就在这个时候发生了最大的应变，从而产生了最大的强化。

沉淀硬化处理有两个作用。①消除马氏体的应力，增加韧性、塑性和耐蚀性。②通过析出金属间化合物而增加硬化效果。

不锈钢的沉淀硬化是复杂的热处理过程。研究发现，当沉淀硬化处理加热时，马氏体中的铝以Ni-Al金属间化合物的形式析出，析出的数量取决于反应的时间和温度。但是当析出群长到临界尺寸时，在两相之间形成了界面而与母相失去了共格关系，从而减弱了点阵的应变，降低了强度，这种现象叫“过时效现象”。

沉淀硬化不锈钢是20世纪40年代由美国钢铁公司等相继开发出的钢种。其经过沉淀硬化热处理后强度高，塑性和耐蚀性优于其他不锈钢。

沉淀硬化不锈钢根据其基体的金相组织可以分为马氏体型、半奥氏体型和奥氏体型3类。

（1）马氏体型

马氏体型沉淀硬化不锈钢通常是在马氏体状态下供应，经过简单的时效处理进行沉淀硬化。马氏体沉淀硬化不锈钢的性能可以通过马氏体形成与沉淀硬化机理中的一种或两种共同作用来获得，它是沉淀硬化不锈钢中应用最广泛的钢种。

（2）半奥氏体型

半奥氏体型不锈钢的基体是奥氏体且含5%～20%的δ铁素体，硬化前通过特殊热处理，使奥氏体转变成马氏体然后进行时效处理。半奥氏体不锈钢可以加工成各种产品，但主要用于平轧薄板和带材，此沉淀硬化不锈钢在阀门产品中一般不采用。

（3）奥氏体型

奥氏体型不锈钢是在奥氏体状态下供应，这类钢极少采用。

沉淀强化仍是开发超高强度合金最有效的一种方法。它是通过析出弥散的、又能阻碍位错运动的第二相沉淀颗粒来获得强化。从1911年Wilm首次在铝合金中发现时效硬化已有近一个世纪，自那时起，沉淀强化机制和沉淀动力学就成为人们研究的课题。然而直到1940年Mott和Nabarro提出位错理论后才真正弄清楚了时效硬化的基本原理。作为此项研究的一个里程碑，Oorwan于1948年推导出了它的平衡方程，被认为是弥散强化或用不变形颗粒强化合金理论的基础。1963年Kelly和Nicholson总结了早期的沉淀硬化理论。1971年Brown和Ham总结了对沉淀机制认识的研究进展，并着重讨论了位错与沉淀物相互作用的方式。Ardell对到上世纪八十年为止的相关研究工作进行了全面总结，并着重研究了位错与颗粒相互作用和时效硬化机制的统计学问题，虽然Ardell提倡在理论上进行创新，但此后的沉淀硬化研究并不很活跃。近年来有关硬化机制的专门研究或部分研究在很大程度上仍延续过去Ardell的思路。Martin及Bratland等人对沉淀动力学的进展做了全面总结。

沉淀硬化的量化研究是一项富有挑战性的课题，因为它需要沉淀强化机制和沉淀长大/粗化动力学方面的综合知识。很多学者基于强化机制及动力学理论尝试通过电脑模拟来再现实验观测。然而近年来尚未见到理论上的创新。