18Ni(200) 18Ni(250) 18Ni(300) 18Ni(350) 马氏体时效钢
通项典型的高合金马氏体2113时5261效硬化钢有18Ni(200)(410200Ni18Co8Mo3TiAl)钢、18Ni(1653250)(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。
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。
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=6.89476MPa)分为四个等级:
AISI
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Grade
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UNS
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中国牌号
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18Ni(200)
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Maraging 200
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K92810
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00Ni18Co8Mo3TiAl
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18Ni(250)
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Maraging 250
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K92890
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00Ni18Co8Mo5TiAl
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18Ni(300)
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Maraging 300
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K93120
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00Ni18Co9Mo5TiAl
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18Ni(350)
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Maraging 350
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K93160
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00Ni18Co12Mo4Ti2Al
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其中,00Ni18Co8Mo5TiAl,即18Ni(250),已经纳入我国国标GB/T 1299-2014《工模具钢》中。
成分规范
标准
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MIL-S-46850D
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级别
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Grade 200
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Grade 250
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Grade 300
&300A
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Grade 350
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C
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≤0.03
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≤0.03
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≤0.03
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≤0.03
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Si
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≤0.10
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≤0.10
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≤0.10
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≤0.10
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Mn
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≤0.10
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≤0.10
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≤0.10
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≤0.10
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P
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≤0.01
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≤0.01
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≤0.01
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≤0.01
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S
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≤0.01
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≤0.01
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≤0.01
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≤0.01
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Ni
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17.0~19.0
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17.0~19.0
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18.0~19.0
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18.0~19.0
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Co
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8.0~9.0
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7.0~8.5
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8.5~9.5
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11.5~12.5
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Mo
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3.0~3.5
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4.6~5.2
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4.6~5.2
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4.6~5.2
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Ti
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0.15~0.25
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0.3~0.5
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0.5~0.8
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1.3~1.6
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Al
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0.05~0.15
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0.05~0.15
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0.05~0.15
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0.05~0.15
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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。
应用场合
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,在航空、航天、精密模具等工业领域获得广泛应用,目前在国内外广泛用作制造火箭发动机壳体、壳体、铀同位素离心分离机高速转筒等高精密承重零件的材料。
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。