Maraging 350馬氏體時(shí)效鋼

18Ni馬氏體時(shí)效鋼的特性及用途：18Ni鋼的代表鋼號(hào)有00Ni18Co8Mo3TiAl[18Ni(200)]022Ni18Co8Mo3TiAl、00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni(250)]022Ni18Co8Mo5TiAl、00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni(300)]022Ni18Co9Mo5TiAl和00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350)]022Ni18Co13Mo4TiAl鋼。18Ni鋼是典型的馬氏體時(shí)效鋼，鋼中碳含量較低，對(duì)時(shí)效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，雜質(zhì)對(duì)馬氏體時(shí)效硬化鋼的性能影響很大，對(duì)屈服強(qiáng)度較高的鋼影響效果更明顯。這就要求該類鋼要經(jīng)過真空冶煉，減少雜質(zhì)、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼具有較好的韌性和抗疲勞性能。在18Ni鋼中，碳對(duì)鋼的強(qiáng)度影響很大，即使碳含量極少，也會(huì)使馬氏體強(qiáng)度顯著提高。但在把碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至0.03%以后，又會(huì)降低鋼的屈服強(qiáng)度，所以18Ni馬氏體時(shí)效鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過0.03%。18Ni鋼中的S是有害的。S以硫化物存在于鋼內(nèi)，并沿?zé)彳埛较蚍植?，?dǎo)致鋼的各向異性，因此要求盡量降低鋼的硫含量。18Ni鋼中加入大量的Ni，主要作用是保證固溶體淬火后能獲得單一的馬氏體，其次Ni對(duì)Mo的作用是形成時(shí)效強(qiáng)化相Ni3Mo。當(dāng)Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%時(shí)，還能提高馬氏體時(shí)效鋼的斷裂韌度。18Ni鋼固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度為28~30HRC；時(shí)效處理后，由于各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時(shí)效硬化，硬度可以上升到50HRC。這類鋼在高強(qiáng)度、高韌性的條件下，仍具有良好的韌性和高的斷裂韌度。同時(shí)，這類鋼無冷作硬化，時(shí)效熱處理變形小，焊接性良好，表面還可以滲氮處理等。18Ni類低碳馬氏體時(shí)效鋼主要用于制造高精度、超鏡面、型腔復(fù)雜、大截面、大批量生產(chǎn)的機(jī)械零件和塑料模具，但由于價(jià)格昂貴，使用受到限制。18Ni馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分：18Ni鋼化學(xué)成分見表1。表1 18Ni(300)鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)鋼號(hào) C≤ Ni Co Mo Si≤ Mn≤ Ti Al P≤ S≤18Ni(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 0.01Maraging 350馬氏體時(shí)效鋼18Ni馬氏體時(shí)效鋼的臨界點(diǎn)：18Ni鋼的臨界點(diǎn)溫度見表2，其他鋼號(hào)可參考。表2  18Ni鋼臨界點(diǎn)溫度臨界點(diǎn)/℃ Ac1 Ac3 Ms Mf溫度(近似值)/℃ 540~610 740~750 154~210 90~10018Ni馬氏體時(shí)效鋼的熱處理：固溶溫度為815~830℃，油冷或空冷(加熱時(shí)間，鹽浴爐1min/mm、空氣爐2~2.5min/mm)，硬度為28HRC。18Ni(300)馬氏體時(shí)效鋼的時(shí)效溫度：18Ni(300)鋼的時(shí)效溫度為480℃，保溫時(shí)間3h，硬度為43HRC；保溫6h，硬度為52HRC。18Ni(300)馬氏體時(shí)效鋼的滲氮處理：18Ni(300)鋼氣體滲氮工藝：滲氮溫度為(455±10)℃，保溫時(shí)間為24~28h。18Ni馬氏體時(shí)效鋼的力學(xué)性能：18Ni類鋼的力學(xué)性能見表3。表3  18Ni類鋼的力學(xué)性能鋼號(hào) 固溶溫度/℃ 時(shí)效溫度/℃ 時(shí)效后硬度HRC σb/MPa σs/MPa δ(%)  ψ(%)18Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60馬氏體時(shí)效鋼包含高強(qiáng)度鋼的一個(gè)專門類別，它們與傳統(tǒng)鋼的區(qū)別在于它們通過冶金反應(yīng)來硬化，而與C沒有關(guān)系。這些鋼在大約480℃的溫度下由金屬間化合物沉淀而強(qiáng)化。術(shù)語(yǔ)`maraging`是從`馬氏體時(shí)效硬化`而來，其所指的是低碳馬氏體的時(shí)效硬化。工業(yè)上，馬氏體時(shí)效鋼設(shè)計(jì)用來提供屈服強(qiáng)度從1030-2420兆帕的特定水平。一些實(shí)驗(yàn)性馬氏體時(shí)效鋼具有高達(dá)3450兆帕的屈服強(qiáng)度。這些鋼具有很高的鎳、鈷和鉬的含量，并具有極低的含碳量。事實(shí)上，碳在這些鋼中是雜質(zhì)，并盡量保持工業(yè)盡可能低的水平。馬氏體時(shí)效鋼的其它變型已經(jīng)研制出來，作為特殊使用。馬氏體時(shí)效鋼在美國(guó)和國(guó)外的不少鋼鐵公司中已進(jìn)行大量生產(chǎn)。VascoMax® C-300 Specialty Steel 是美國(guó)Allvac公司生產(chǎn)的特種高鎳合金鋼，這類鋼國(guó)內(nèi)常稱馬氏體時(shí)效鋼。maraging steel意思是時(shí)效處理后金相組織為馬氏體。C300與國(guó)標(biāo)：00Ni18Co9Mo5TiAl相近，價(jià)格較貴。Applications: Missile components, jet engine shafts. Spring wire for valve springs in high-performance internal combustion engines。Physical Properties Density  8.00 g/cc   Mechanical Properties  Hardness, Brinell  485  Hardness, Knoop  535 Hardness, Rockwell C  50  Hardness, Vickers  511  Tensile Strength, Ultimate  1966 MPa  Tensile Strength, Yield  1897 MPa  0.2% Offset Elongation at Break  10.0 %   Reduction of Area  47.0 %    Component Elements Properties  Aluminum, Al  0.10 Carbon, 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 %模具熱處理后變形是模具熱處理的三大難題之一(變形、開裂、淬硬)。預(yù)硬型塑料模具鋼解決了模具熱處理變形問題，但模具要求硬度高又給模具加工造成困難。熔化既保持模具的加工精度，又使模具具有較高硬度，對(duì)于復(fù)雜、精密、長(zhǎng)壽命的塑料模具，是模具材料面臨的一個(gè)重要難題。為此發(fā)展了一系列的時(shí)效硬化型塑料模具鋼。模具零件在淬火（固溶）后變軟（硬度約為28~34HRC），便于切削加工成形，然后再進(jìn)行時(shí)效硬化，獲得所需的綜合力學(xué)性能。時(shí)效硬化型塑料模具鋼有馬氏體時(shí)效硬化鋼和析出（沉淀）硬化鋼兩大類。馬氏體時(shí)效鋼有高的屈強(qiáng)比、良好的切削加工性和焊接性能，熱處理工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。典型的高合金馬氏體時(shí)效硬化鋼有18Ni（200）（00Ni18Co8Mo3TiAl）鋼、18Ni（250）（00Ni18Co8Mo5TiAl）鋼、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）鋼、18Ni（350）（00Ni18Co13Mo4TiAl）鋼等，固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度約為30~32HRC；時(shí)效處理以后，由于各種類型的金屬間化合物的脫、析出，得到時(shí)效硬化，硬度可上升到50HRC以上。這類鋼在高強(qiáng)度、高韌性的條件下仍具有良好的塑性、韌性和高的斷裂韌度。為了降低材料費(fèi)用，近年來開發(fā)了一類低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時(shí)效鋼，其代表鋼種如06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）鋼、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）鋼；另一類為低合金時(shí)效硬化鋼，代表鋼號(hào)如我國(guó)自行開發(fā)的25CrNi3MoAl鋼，PMS（1Ni3MnMoCuAl）鋼、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)鋼、SM2（20CrNi3AlMnMo）鋼等，另外還有美國(guó)的P2(20CrNi4AlV)鋼，日本大同特殊鋼公司的NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）鋼等，這類鋼經(jīng)固溶處理后，硬度為30HRC左右，時(shí)效處理后，由于金屬間化合Ni3Al析出而強(qiáng)化，硬度可以上升到38~42HRC。如再進(jìn)行滲氮處理，可以使模具表面硬度達(dá)到110HV左右。