18Ni马氏体时效钢的特点和用途

18Ni马氏体时效钢的特点和用途： 18Ni代表钢的钢号为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，碳含量低，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影响很大，对屈服强度较高的钢的影响更为明显。 18Ni钢是典型的马氏体时效钢，碳含量低，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。 在18Ni在钢中，碳对钢的强度影响很大，即使碳含量很小，也会显著提高马氏体的强度。但将碳的质量分数提高到0.03%后，会降低钢的屈服强度，因此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当质量分数超过10%时，也可以提高马氏体时效钢的断裂韧性。 18Ni钢固溶后形成超低碳马氏体，硬度为28~30HRC；经过时效处理后，由于各种金属间化合物的脱溶析得到时效硬化，硬度可上升到50HRC。在高强度、高韧性的条件下，这类钢仍具有良好的韧性和高断裂韧性。同时，这种钢没有冷硬化，热处理变形小，焊接性好，表面可渗氮。 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钢化学成分(质量分数，%) 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 0.01 18Ni(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 0.01 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 0.01 18Ni(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 0.01 18Ni马氏体时效钢的临界点： 18Ni钢临界点温度见表2，其它钢号可参考。 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 90~100 18Ni马氏体时效钢的热处理： 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)℃，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类钢的力学性能 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 48~58 18Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60 18Ni(350) 815~830 510±5 57~60 2490 - - - 马氏体时效钢包括高强度钢的特殊类别，它们与传统钢的区别在于它们通过冶金反应硬化，与C无关。这些钢在480左右℃金属间化合物沉淀在温度下加强。这些钢在480左右℃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，马氏体时效钢设计用于提供1030-2420兆帕屈服强度的特定水平。一些实验性马氏体时效钢具有3450兆帕的屈服强度。镍、钴、钼含量高，碳含量极低。事实上，碳是这些钢中的杂质，尽量保持工业水平尽可能低。开发了马氏体时效钢的其他变形作为特殊用途。马氏体时效钢已在美国和国外的许多钢铁公司大量生产。 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 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 % 变形是模具热处理的三大问题之一(变形、开裂、淬火)。预硬塑料模具钢解决了模具热处理变形问题，但模具要求硬度高，难以加工模具。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，开发了一系列时效硬化塑料模具钢。淬火(固溶)后，模具零件变软(硬度约为28~34)HRC），便于切割成型，然后及时硬化，获得所需的综合力学性能。 时效硬化塑料模具钢包括马氏体时效硬化钢和沉淀（沉淀）硬化钢。马氏体时效钢具有屈强比高、切削加工性好、焊接性能好、热处理工艺简单等优点。典型的高合金马氏体时效硬化钢有18种Ni（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，近年来开发了一种代表06的低钴、无钴、低镍等马氏体时效钢Ni（06Ni6CrMoVTiAl）钢、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）钢；另一种是低合金时效硬化钢，代表中国自主开发的25钢号CrNi3MoAl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，左右，由于金属间化合Ni3Al硬度可上升到38~42HRC。如果进行渗氮处理，模具表面硬度可达110HV左右。