钢种来源美国18Ni钢是马氏体时效钢的代表钢种，按抗拉强度的数值(单位KSI，1KSI=6.MPa)分为四个等级：
马氏体时效钢是以无碳或超低碳Fe-Ni马氏体为基体，经过时效处理使金属间化合物沉淀硬化的一种超高强度钢。这类钢的强度并不来自于碳，而来自于金属间化合物的沉淀。
18Ni()、18Ni()、18Ni()钢是典型的马氏体时效钢，是一种时效硬化型塑料模具钢，钢中含碳量较低，对时效硬化起作用的合金时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。这就要求该钢经过真空冶炼，减少杂质、偏析和钢锭中的含气量，以保证钢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，减少含碳量极少，也会使马氏体强度显著提高。但在把碳的含量分数增至0.03%后，又会降低钢的屈服强度。所以马氏体时效钢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18Ni钢中的含硫量。
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作用形成时效强化相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，时效处理以后，由于各种类型的金属间化合无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、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，焊接性能良好，表面还可以渗氮处理等。
18NI时效钢具有工业应用价值的马氏体时效钢，是20世纪60年代初由国际镍公司(INCO)首先开发出来的。～年间该公司B0.F0.Decker等人，在铁镍马氏体合金中加入不同含量的钴、钼、钛，通过时效硬化得到屈服强度分别达到、、MPa的18Ni()、18Ni()和18Ni()钢，并首先将18Ni()和18Ni()应用于火箭发动机壳体。
这类钢种的出现，立即引起了各国冶金工作者的高度重视。60年代的中、后期是马氏体时效钢研究和开发的黄金时代。这期间，国际镍公司和钒合金钢公司(VasCo)又研制出了屈服强度达到MPa的18Ni()。研究工作者们还对马氏体时效钢的加工工艺、各种性能和强韧化机理进行了大量工作，同时还探索了屈服强度高达和0MPa的所谓级和级马氏体时效钢。不过这两个级别的钢种由于韧性太低，而且生产工艺过于复杂，没有得到实际应用。
在此期间，马氏体时效钢在工模具领域也有了一定市场。与此同时，前苏联和联邦德国等国也开始了马氏体时效钢的研究。到了70年代，日本因开发浓缩铀离心机，对马氏体时效钢进行了系统、深入的研究。进入80年代以来，由于钴价不断上涨，无钴马氏体时效钢的开发取得了很大进展，如美国的T一(18Ni一3Mo一10.4Ti—0.1A1)、日本的14Ni一3Cr一3Mo一10.5Ti合金、韩国的w一(18Ni一40.5w一10.4Ti—0.1A1)和前苏联的H~6M6(16Ni一6V一6Mo)均相继问世。这些钢不仅使生产成本降低了20%～30%，而且性能也十分接近相应强度水平的含钴马氏体时效钢。
其中，00Ni18Co8Mo5TiAl，即18Ni()，已经纳入我国国标GB/T-《工模具钢》中。
性能特点
18Ni钢固溶以后形成超低碳马氏体，硬度为28~30HRC，时效处理以后，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。18Ni钢突出的特点是，在超高强度、高硬度的条件下，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，焊接性能良好，表面还可以渗氮处理等。
18Ni马氏体时效钢具有较高的强度和硬度(超高抗拉强度，表面硬度50~54HRC)，兼具良好的韧性和塑性，是制造航空航天和国防工业装备的一种关键材料，
18Ni钢的热处理：
固溶温度为~℃，油冷或空冷（加热时间、盐炉1min/mm，空气炉2~2.5min/mm），固溶硬度为28HRC。时效温度为℃[18Ni()]、[18Ni()]，时间3h，硬度为43HRC；时间6h，硬度为52HRC。时效温度为℃[18Ni()]，时效时间6h，硬度为57~60HRC。
18Ni钢的渗氮处理：
18Ni()钢气体渗氮工艺：渗氮温度为(±10)℃，时间24~28h。
18Ni钢的力学性能：
18Ni类钢力学性能见表2。
表Ni类钢[18Ni()、18Ni()、18Ni()]力学性能
00Ni18Co12Mo5Ti马氏体时效钢是铁-镍超低碳高合金超高强度钢，其强韧化主要是通过在时效过程中从过饱和固溶体中析出金属间化合物沉淀相而获得的。马氏体时效钢不仅具有很高的强度，而且有很高的屈强比以及很好的塑性和韧性。但不足的是，在强度提高到MPa时，该钢的韧性急剧下降。如何提高该强度级别马氏体时效钢的强韧性已成为一个重要的研究方向。
为了揭示国产超强钢18NiC的强度、断裂韧性随加载速率的变化规律，利用电子万能试验机和Hopkinson压杆，测试其在0.～0s-1的塑性流动应力应变曲线及在10-1～MPa.m1/2/s的断裂韧性，同时对断裂破坏机理进行了微观分析。结果表明：该材料的强度对加载速率不敏感，即流动应力基本保持在1.9GPa;而断裂韧性很敏感，当加载速率由10-1MPa.m1/2/s增大到MPa.m1/2/s时，断裂韧性降低了38.2%,断裂模式由韧窝断裂转变为解理断裂。
采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)等方法观察了不同热处理工艺下00Ni18Co12Mo5Ti钢的显微组织，研究了细晶强化对该钢的强度和韧性作用程度：利用正交试验法研究了不同固溶时间、固溶温度、时效时间及时效温度对00Ni18Co12Mo5Ti钢组织和力学性能的影响，找出了获得该钢佳力学性能的热处理工艺；利用循环热处理手段研究了循环次数及循环温度对00Ni18Co12Mo5Ti钢组织和力学性能的影响，探讨了循环热处理细晶强化的原理；此外还研究了固溶强化及时效强化等强化手段对00Ni18Co12Mo5Ti钢力学性能的强化作用，并在此基础上探讨了该钢相关的强化机理。
研究结果表明：18Ni马氏体时效钢的强韧性是固溶温度、固溶时间、时效温度和时效时间综合作用的结果。固溶处理显著影响着钢的组织，为时效处理做着组织上的准备。随着固溶温度的升高，固溶时间的延长，钢的晶粒尺寸增大，其中固溶时间对晶粒度的影响较大。18Ni马氏体时效钢的高强韧性主要是在时效处理时获得的，和时效时间相比，时效温度对强韧性的影响较为显著。
18Ni马氏体时效钢的高强韧性主要是在时效处理时获得的，和时效时间相比，时效温度对强韧性的影响较为显著。
实验结果显示，在℃×10min固溶+℃×4h时效的热处理工艺下，00Ni18Co12Mo5Ti钢具有佳的力学性能。循环热处理工艺可显著细化钢的晶粒尺寸，使其获得均匀而细小的等轴晶。℃固溶温度下，经4次循环处理后，原始奥氏体晶粒度可细化到近11级水平，马氏体时效钢的强度可提高MPa左右。
研究发现，提高循环处理温度，虽然在一定程度上可以细化钢的晶粒尺寸，但效果不大。循环温度越高，细化效果越趋不明显。本文还探讨了马氏体时效钢的固溶强化及时效强化机理。结果表明，18Ni马氏体时效钢的固溶强化效果不大，奥氏体的缺陷结构对固溶态马氏体时效钢的力学性能的影响较为显著。18Ni马氏体时效钢的强韧化手段以时效强化为主。马氏体时效钢在℃时效时的主要强化相Ni3Ti、Ni3Mo及逆转变奥氏体，在这一时效温度下，18Ni马氏体时效钢具有佳的强韧性。
转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjszlfa/9335.html
