Maraging 350马氏体时效钢

18Ni马氏体时效钢的特性及用途：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，杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大，对屈服强度较高的钢影响效果更明显。这就要求该类钢要经过真空冶炼，减少杂质、偏析和钢锭中的含气量，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，即使碳含量极少，也会使马氏体强度显著提高。但在把碳的质量分数增至0.03%以后，又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宜超过0.03%。18Ni钢中的S是有害的。S以硫化物存在于钢内，并沿热轧方向分布，导致钢的各向异性，因此要求尽量降低钢的硫含量。18Ni钢中加入大量的Ni，主要作用是保证固溶体淬火后能获得单一的马氏体，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，还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。18Ni钢固溶以后形成超低碳马氏体，硬度为28~30HRC；时效处理后，由于各种类型的金属间化合物的脱溶析出得到时效硬化，硬度可以上升到50HRC。这类钢在高强度、高韧性的条件下，仍具有良好的韧性和高的断裂韧度。同时，这类钢无冷作硬化，时效热处理变形小，焊接性良好，表面还可以渗氮处理等。18Ni类低碳马氏体时效钢主要用于制造高精度、超镜面、型腔复杂、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，使用受到限制。18Ni马氏体时效钢的化学成分：18Ni钢化学成分见表1。表1 18Ni(300)钢的化学成分(质量分数，%)钢号 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马氏体时效钢18Ni马氏体时效钢的临界点：18Ni钢的临界点温度见表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(300)马氏体时效钢的时效温度：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(300)马氏体时效钢的渗氮处理：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类钢的力学性能见表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(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60马氏体时效钢包含高强度钢的一个专门类别，它们与传统钢的区别在于它们通过冶金反应来硬化，而与C没有关系。这些钢在大约480℃的温度下由金属间化合物沉淀而强化。术语`maraging`是从`马氏体时效硬化`而来，其所指的是低碳马氏体的时效硬化。工业上，马氏体时效钢设计用来提供屈服强度从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。这些钢具有很高的镍、钴和钼的含量，并具有极低的含碳量。事实上，碳在这些钢中是杂质，并尽量保持工业尽可能低的水平。马氏体时效钢的其它变型已经研制出来，作为特殊使用。马氏体时效钢在美国和国外的不少钢铁公司中已进行大量生产。VascoMax® C-300 Specialty Steel 是美国Allvac公司生产的特种高镍合金钢，这类钢国内常称马氏体时效钢。maraging steel意思是时效处理后金相组织为马氏体。C300与国标：00Ni18Co9Mo5TiAl相近，价格较贵。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 %模具热处理后变形是模具热处理的三大难题之一(变形、开裂、淬硬)。预硬型塑料模具钢解决了模具热处理变形问题，但模具要求硬度高又给模具加工造成困难。熔化既保持模具的加工精度，又使模具具有较高硬度，对于复杂、精密、长寿命的塑料模具，是模具材料面临的一个重要难题。为此发展了一系列的时效硬化型塑料模具钢。模具零件在淬火（固溶）后变软（硬度约为28~34HRC），便于切削加工成形，然后再进行时效硬化，获得所需的综合力学性能。时效硬化型塑料模具钢有马氏体时效硬化钢和析出（沉淀）硬化钢两大类。马氏体时效钢有高的屈强比、良好的切削加工性和焊接性能，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，固溶以后形成超低碳马氏体，硬度约为30~32HRC；时效处理以后，由于各种类型的金属间化合物的脱、析出，得到时效硬化，硬度可上升到50HRC以上。这类钢在高强度、高韧性的条件下仍具有良好的塑性、韧性和高的断裂韧度。为了降低材料费用，近年来开发了一类低钴、无钴、低镍的马氏体时效钢，其代表钢种如06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）钢、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）钢；另一类为低合金时效硬化钢，代表钢号如我国自行开发的25CrNi3MoAl钢，PMS（1Ni3MnMoCuAl）钢、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)钢、SM2（20CrNi3AlMnMo）钢等，另外还有美国的P2(20CrNi4AlV)钢，日本大同特殊钢公司的NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）钢等，这类钢经固溶处理后，硬度为30HRC左右，时效处理后，由于金属间化合Ni3Al析出而强化，硬度可以上升到38~42HRC。如再进行渗氮处理，可以使模具表面硬度达到110HV左右。