18Ni马氏体时效钢的特性及用途

18Ni马氏体时效钢的特点及用途:18Ni钢的代表钢号有00Ni18Co8Mo3TiAl[18Ni(200)]022Ni18Co8Mo3TiAl、00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni(250)]022Ni18Co8Mo5TiAl、00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni(300)]022Ni18Co9Mo5TiAl和00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350)]022Ni18Co13Mo4TiAl钢。18Ni钢是典型的马氏体时效钢，钢中碳含量较低，对时效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，杂质对马氏体及时硬化钢的性能有很大的影响，对屈服强度较高的钢有更明显的影响。这就要求这种钢通过真空冶炼来降低钢锭中的杂质、偏析和气体含量，以确保钢具有良好的韧性和抗疲劳性。18Ni在钢中，碳对钢的强度有很大的影响。即使碳含量很小，马氏体的强度也会显著提高。然而，碳的质量分数正在提高到0.03%以后会降低钢的屈服强度，所以18Ni马氏体时效钢中碳的质量分数不得超过0.03%。18Ni钢中的S是有害的。S硫化物存在于钢中，并沿热轧方向分布，导致钢的各向异性，因此需要尽量减少钢的硫含量。18Ni在钢中加入大量Ni，主要作用是确保固溶体淬火后能获得单个马氏体，其次是Ni对Mo形成时效强化相的作用Ni3Mo。当Ni的质量分数超过10%时，还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。18Ni钢固溶后形成超低碳马氏体，硬度为28~30HRC；时效处理后，由于各种金属间化合物的脱溶析得到时效硬化，硬度可以上升到50HRC。这种钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的韧性和高断裂韧性。同时，这种钢不冷硬化，热处理变形小，焊接性好，表面也可渗氮。18Ni低碳马氏体时效钢主要用于制造高精度、超镜、复杂型腔、大截面、大批量生产的机械零件和塑料模具，但由于价格昂贵，使用有限。18Ni马氏体时效钢的化学成分：18Ni钢化学成分见表1。表1 18Ni钢号 C≤ Ni Co Mo Si≤ Mn≤ Ti Al P≤ S≤18Ni(200) 0.03 18.00 8.50 3.30 0.12 0.12 0.20 0.10 0.01 0.0118Ni(250) 0.03 17.50~18.50 7.00~8.00 4.25~5.25 0.12 0.10 0.30~0.50 0.05~0.15 0.01 0.0118Ni(300) 0.03 18.00~19.00 8.50~9.50 4.60~5.20 0.12 0.10 0.50~0.80 0.05~0.15 0.01 0.0118Ni(350) 0.03 17.00~19.00 11.00~12.75 4.00~5.00 0.10 0.10 1.20~1.45 0.05~0.15 0.01 0.0118Ni马氏体时效钢的临界点：18Ni钢临界点温度见表2，其他钢号可参考。表2 18Ni钢临界点温度临界点/℃ Ac1 Ac3 Ms Mf温度(近似值)/℃ 540~610 740~750 154~210 90~10018Ni马氏体时效钢热处理：固溶温度为815~830℃，油冷或空冷(加热时间，盐浴炉1min/mm、空气炉2~2.5min/mm)，硬度为28HRC。18Ni马氏体时效钢的时效温度：18Ni(250)、18Ni(300)钢的时效温度为480℃，保温时间3h，硬度为43HRC；保温6h，硬度为52HRC。18Ni(350)钢的时效温度为510℃，时效时间6h，硬度为57~60HRC。18Ni马氏体时效钢渗氮处理：18Ni(300)钢气体渗氮工艺:渗氮温度为(455±10)℃，保温时间为24~28h。18Ni马氏体时效钢的力学性能：18Ni类钢机械性能见表3。表3 18Ni钢号 固溶温度/℃ 时效温度/℃ 时效后硬度HRC σb/MPa σs/MPa δ(%) ψ(%)18Ni(250) 815~830 480±5 50~52 1850 1800 10~12 48~5818Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 6018Ni(350) 815~830 510±5 57~60 2490 - - -马氏体时效钢包括高强度钢的一个特殊类别。它们与传统钢的区别在于它们通过冶金反应硬化C没关系。这些钢在大约。480℃金属间化合物沉淀在温度下加强。`maraging`是从`马氏体及时硬化`它指的是低碳马氏体的及时硬化。在工业上，马氏体及时钢设计用于提供屈服强度1030-2420兆帕的特定水平。一些实验性马氏体时效钢具有高达3450兆帕的屈服强度。这些钢的镍、钴和钼含量很高，碳含量很低。事实上，碳是这些钢中的杂质，并尽可能保持工业水平尽可能低。马氏体时效钢的其他变形已作为特殊用途开发出来。马氏体时效钢已在美国和许多外国钢铁公司大量生产。VascoMax? C-300 Specialty Steel 是美国Allvac公司生产的特种高镍合金钢，在中国常被称为马氏体时效钢。maraging steel意思是时效处理后金相组织为马氏体。C300与国标：00Ni18Co9Mo5TiAl相似，价格更贵。Applications: Missile components, jet engine shafts. Spring wire for valve springs in high-performance internal combustion engines。Physical PropertiesDensity 8.00 g/ccMechanical PropertiesHardness, Brinell 485Hardness, Knoop 535Hardness, Rockwell C 50Hardness, Vickers 511Tensile Strength, Ultimate 1966 MPaTensile Strength, Yield 1897 MPa 0.2% OffsetElongation at Break 10.0 %Reduction of Area 47.0 %Component Elements PropertiesAluminum, Al 0.10Carbon, C 0.020 %Cobalt, Co 8.80 %Iron, Fe 67.0 %Manganese, Mn 0.050 %Molybdenum, Mo 4.80 %Nickel, Ni 18.5 %Phosphorous, P 0.0050%Silicon, Si 0.050 %Sulfur, S 0.0050 %Titanium, Ti 0.730 %模具热处理后变形是模具热处理的三大问题之一(变形、开裂、硬化)。预硬塑料模具钢解决了模具热处理变形的问题，但模具要求高硬度，难以加工模具。熔化不仅保持了模具的加工精度，而且使模具具有较高的硬度。对于复杂、精密、寿命长的塑料模具来说，这是模具材料面临的一个重要问题。为此，开发了一系列及时硬化塑料模具钢。模具零件在淬火（固体溶解）后变软（硬度约为28~34HRC），便于切割成型，然后及时硬化，获得所需的综合力学性能。及时硬化塑料模具钢有两类：马氏体及时硬化钢和沉淀（沉淀）硬化钢。马氏体及时钢具有屈强比高、切割加工性能好、焊接性能好、热处理工艺简单等优点。典型的高合金马氏体及时硬化钢具有18Ni（200）（00Ni18Co8Mo3TiAl）钢、18Ni（250）（00Ni18Co8Mo5TiAl）钢、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）钢、18Ni（350）（00Ni18Co13Mo4TiAl）钢等，固溶后形成超低碳马氏体，硬度约为30~32HRC；时效处理后，由于各种金属间化合物的脱落和沉淀，硬度可以上升到50HRC以上。这种钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的塑性、韧性和高断裂韧性。为了降低材料成本，近年来开发了一种低钴、无钴、低镍等马氏体时效钢，代表钢种06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）钢、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）钢；另一种是低合金时效硬化钢，代表中国开发的钢号25CrNi3MoAl钢，PMS（1Ni3MnMoCuAl）钢、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢、SM2（20CrNi3AlMnMo）此外，还有美国的钢P2(20CrNi4AlV)日本大同特种钢铁公司的钢铁NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）钢等钢经固溶处理后，硬度为30HRC时效处理后，由于金属间化合物Ni3Al沉淀和强化硬度可以上升到38~42HRC。如果再次进行渗氮处理，模具的表面硬度可以达到110HV左右。