马氏体时效钢

马氏体时效钢

具有工业应用价值的马氏体时效钢，是20世纪60年代初由

马氏体时效钢是超高强度钢中的一种。这种钢突出的优点是热处理工艺简单方便，固溶后先进行机械加工再进行时效，热处理变形小，加工性能及焊接性能都很好。马氏体时效钢的热处理工艺及性能见下表。近年来，国外用马氏体时效钢制作模具较为广泛;但在国内，由于马氏体时效钢含Ni、Co等贵重金属元素，且含量高，价格昂贵，尚难以广泛应用。该类钢主要用于精密锻模及塑料模具。

中国从20世纪60年代中期就开始研制马氏体时效钢。最初以仿制

马氏体时效钢

由于马氏体时效钢不是靠碳的过饱和固溶或碳化物沉淀，而是靠某些合金元素在时效时产生金属间化合物析出而强化的，因此，钢中的碳，与硫，磷一样，为有害杂质元素。要求碳含量愈低愈好，一般不应超过0.03%(对于重要用途，应低于0.01%)。钢中主要合金元素为

常用的典型马氏体时效钢是按强度级别分类的18Ni(200)、18Ni(250)、18Ni(300)和18Ni(350)是得到广泛实际应用的钢种。

近年来一些国家研制出许多马氏体时效钢的变异钢种，特别是开发出了不少具有良好性能的无钴马氏体时效钢。

马氏体时效钢

主要生产工艺有冶炼、热加工、冷加工、焊接、热处理和表面处理。

冶炼一般采用真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔的双真空冶炼工艺。对于强度级别在1500MPa以下的钢种，可以采用非真空冶炼，或非真空冶炼加电渣重熔的工艺。但对高强度级别和用途重要的钢种，必须采用双真空冶炼工艺。在真空自耗重熔时，应严格控制电流和熔池温度，以免钢锭产生严重的枝状偏析。

热加工马氏体时效钢在高温下具有良好的热塑性，其热加工性与1Crl8Ni9Ti大体相同。对于钛、钼含量较高的钢种，钢锭凝固时容易发生这些元素的微观偏析，热加工后形成各向异性的带状显微结构。减轻或消除微观偏析的有效措施，是选择合适的钢锭尺寸和热加工时进行充分的高温均质化处理。为了防止由于Ti(C，N)等化合物沿奥氏体晶界析出引起的高温缓冷脆性，热加工后应尽量避免工件在1100～750C温度区间内缓冷或停留。为了获得细晶粒和较佳力学性能，终锻应在较低温度下(950～850C)，以较大的变形量(大于25%)完成。

冷加工在固溶状态下冷加工性非常好。拉拔、冷轧、弯曲、深冲等加工都容易进行。钢的加工硬化指数为0.02～0.03，与普通钢相比低一个数量级。因此，加工过程中无需软化退火即可进行90%以上变形量的冷加工。

焊接良好的焊接性是马氏体时效钢的优点之一。几乎所有的焊接工艺都能适用。焊丝成分与被焊钢成分基本相同，焊前不必预热，焊后不处理也不会产生裂纹，直接时效后，接头系数即可超过90%。

热处理热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。钢经热加工后，在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于：溶解热加工后余留的沉淀物;使基体溶有充足的强化元素;并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用820～840℃，固溶时间为每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为480℃，强度级别高的钢种可采用510¨C，时效时间为3～6h，时效后空冷。时效后在马氏体基体上，析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点，使材料强度成倍提高而韧性损失较小。马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变，或马氏体形变，或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下，从而得到具有一定延性的，强度大于3500MPa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理，由于产生更多的位错，通常可使强度提高200MPa。固溶前的马氏体形变，能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。

表面处理如果不进行表面处理，马氏体时效钢的耐磨性和疲劳强度并不比普通高强钢好。因此对于这种用途的零件，必须进行表面处理(气体渗氮、离子氮化或离子注入等)。离子氮化可使18Ni(250)钢滚动轴承的接触疲劳寿命提高1倍以上。应用马氏体时效钢已在包括火箭发动机壳体，导弹壳体，铀同位素离心分离机的高速转简，直升飞机起落架，高压容器，转轴，齿轮，轴承，高压传感器，紧固件，弹簧，以及铝合金挤压模和铸件模，精密模具，冷冲模等工模具等方面获得广泛的应用。