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）（00Ni18Co8MoTiAl）钢、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）钢、19Ni（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。
18Ni钢是典型的马bai氏体时效钢，钢中碳含量较低，对时du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%。
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。

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 0.01

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 90~100

18Ni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。