18Ni马氏体时效钢的特点及用途

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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)]022Ni1 8Co9Mo5 TiAl 和00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350 ) ]022Ni18Co13Mo4TiAl钢。 18Ni钢是典型的马氏体时效钢。钢中的碳含量较低。起到时效硬化作用的合金元素有Ti、Al、Co、Mo。杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大，对马氏体时效钢的性能产生负面影响。屈服强度越高的钢，效果越明显。这就要求该类钢必须经过真空冶炼，减少钢锭中的杂质、偏析和气体含量，以保证钢具有较好的韧性和抗疲劳性能。在18Ni钢中，碳对钢的强度影响很大。即使碳含量很少，马氏体强度也会显着提高。但碳质量分数提高到0.03%后，钢的屈服强度会降低，因此18Ni马氏体时效钢中碳质量分数不应超过0.03%。 18Ni钢中的S是有害的。 S以硫化物形式存在于钢中，并沿热轧方向分布，引起钢的各向异性。因此，要求尽可能降低钢的硫含量。 18Ni钢中添加大量Ni的主要作用是保证固溶淬火后能得到单一马氏体。其次，Ni对Mo的作用是形成时效强化相Ni3Mo。当Ni的质量分数超过10%时，还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；时效处理后，由于各类金属间化合物的脱溶和析出，导致时效硬化，硬度可升至50HRC。该类钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的韧性和较高的断裂韧性。同时，该类钢无冷作硬化，时效热处理时变形小，焊接性良好，表面还可氮化。 18Ni型低碳马氏体时效钢主要用于制造高精度、超镜面、复杂型腔、大断面、大批量生产的机械零件和塑料模具。但由于其价格昂贵，其使用受到限制。 18Ni马氏体时效钢的化学成分：18Ni钢的化学成分如表1所示。 表1 18Ni钢的化学成分（质量分数，%） 钢号CNi Co Mo SiMnTi Al PS18Ni (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钢的临界点温度见表2。其他钢种可参照。表2 18Ni钢的临界点温度临界点/ 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28HRC。 18Ni马氏体时效钢时效温度：18Ni(250)和18Ni(300)钢时效温度为480，保温时间为3h，硬度为43HRC；保温时间6h，硬度52HRC。 18Ni(350)钢的时效温度为510，时效时间为6h，硬度为57~60HRC。 18Ni马氏体时效钢的氮化处理：18Ni(300)钢气体氮化工艺：氮化温度为(45510)，保温时间为24~28h。 18Ni马氏体时效钢的力学性能：18Ni钢的力学性能如表3所示。

表3 18Ni型钢的力学性能钢号固溶温度/ 时效温度/ 时效后硬度HRC b/MPa s/MPa (%) (%)18Ni(250) 815~830 4805 50~52 1850 1800 10~12 48~5818Ni(300) 815~830 4805 53~54 2060 2010 12 6018Ni(350) 815~830 5105 57~60 2490 - - -马氏体时效钢包括高强度钢特殊类别，它们与传统钢的不同之处在于，它们通过冶金反应硬化，并且与C 无关。这些钢在大约480C 的温度下通过金属间化合物的沉淀来强化。 “马氏体时效”一词源自“马氏体时效硬化”，指的是低碳马氏体的时效硬化。在工业上，马氏体时效钢旨在提供1030-2420 MPa 的特定屈服强度水平。一些实验马氏体时效钢的屈服强度高达3450 MPa。这些钢的镍、钴和钼含量较高，碳含量极低。事实上，碳是这些钢中的一种杂质，该行业试图将碳含量保持在尽可能低的水平。马氏体时效钢的其他变体已针对特殊应用而开发。马氏体时效钢已被美国及国外许多钢铁公司大量生产。 VascoMax C-300特种钢是美国Allvac公司生产的特种高镍合金钢。这类钢在国内常称为马氏体时效钢。马氏体时效钢是指时效处理后金相组织变为马氏体。 C300与国标：00Ni18Co9Mo5TiAl类似，价格较贵。应用： 导弹部件、喷气发动机轴。用于高性能内燃机阀门弹簧的弹簧钢丝。物理特性密度8.00 g/cc 机械特性硬度，布氏485 硬度，努氏535 硬度，洛氏C 50 硬度，维氏511 拉伸强度，极限1966 MPa 拉伸强度，屈服1897 MPa 0.2% 偏移断裂伸长率10.0 % 断面收缩率47.0 % 成分元素特性铝， Al 0.10碳， C 0.020 % 钴，Co 8.80 % 铁，铁67.0 % 锰，Mn 0.050 % 钼，Mo 4.80 % 镍，Ni 18.5 % 磷，P 0.0050% 硅，Si 0.050 % 硫，S 0.0050 % 钛，Ti 0.73 0% 霉菌热处理后变形是模具热处理的三大问题（变形、开裂、硬化）之一。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，使模具加工困难。熔化不仅保持了模具的加工精度，而且使模具具有了更高的硬度。对于复杂、精密、长寿命的塑料模具来说，是模具材料面临的重要问题。为此开发了一系列时效硬化塑料模具钢。模具零件经淬火（固溶）后变软（硬度约为28~34HRC），有利于切削加工和成型，然后进行时效硬化以获得所需的综合力学性能。时效硬化塑料模具钢有两大类：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、切削加工性能和焊接性能良好、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，由于各类金属间化合物的解吸和析出，获得时效硬化，硬度可升至50HRC以上。该类钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的塑性、韧性和较高的断裂韧性。

为了降低材料成本，近年来开发了低钴、无钴、低镍马氏体时效钢。其代表钢种有06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）钢和AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）钢；另一类是低钴、无钴、低镍马氏体时效钢。合金时效硬化钢，代表性钢种如我国自主开发的25CrNi3MoAl钢、PMS(1Ni3MnMoCuAl)钢、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢、SM2(20CrNi3AlMnMo)钢等，此外还有美国P2(20CrNi4AlV)钢、日本大同特钢公司的NAK80、NAK55(15Ni3MnMoAlCuS)钢等，经过固溶处理后，该类钢的硬度在30HRC左右。时效处理后，由于金属间化合物Ni3Al的析出和强化，硬度可升至38~42HRC。如果进行氮化处理，模具的表面硬度可以达到110HV左右。