馬氏體時(shí)效鋼Maraging300

馬氏體時(shí)效鋼Maraging300

Maraging是一系列鎳含量在18%，通過(guò)添加鈷來(lái)增強(qiáng)性能的馬氏體時(shí)效鋼。該系列的鋼種具有優(yōu)異的機(jī)械性能、加工性能和熱處理性能。

Maraging300以無(wú)碳（或微碳）馬氏體為基體的，時(shí)效時(shí)能產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強(qiáng)度鋼。與傳統(tǒng)高強(qiáng)度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來(lái)強(qiáng)化。這使其具有一些獨(dú)特的性能：高強(qiáng)韌性，低硬化指數(shù)，良好成形性，簡(jiǎn)單的熱處理工藝，時(shí)效時(shí)幾乎不變形，以及很好的焊接性能。因而馬氏體時(shí)效鋼已在需要此種特性的部門獲得廣泛的應(yīng)用。

生產(chǎn)工藝：

主要生產(chǎn)工藝有冶煉、熱加工、冷加工、焊接、熱處理和表面處理。

冶煉：

一般采用真空感應(yīng)爐熔煉加真空自耗爐重熔的雙真空冶煉工藝。對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別在1500MPa以下的鋼種，可以采用非真空冶煉，或非真空冶煉加電渣重熔的工藝。但對(duì)高強(qiáng)度級(jí)別和用途重要的鋼種，必須采用雙真空冶煉工藝。在真空自耗重熔時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制電流和熔池溫度，以免鋼錠產(chǎn)生嚴(yán)重的枝狀偏析。

熱加工：

馬氏體時(shí)效鋼在高溫下具有良好的熱塑性，其熱加工性與1Crl8Ni9Ti大體相同。對(duì)于鈦、鉬含量較高的鋼種，鋼錠凝固時(shí)容易發(fā)生這些元素的微觀偏析，熱加工后形成各向異性的帶狀顯微結(jié)構(gòu)。減輕或消除微觀偏析的有效措施，是選擇合適的鋼錠尺寸和熱加工時(shí)進(jìn)行充分的高溫均質(zhì)化處理。為了防止由于Ti(C，N)等化合物沿奧氏體晶界析出引起的高溫緩冷脆性，熱加工后應(yīng)盡量避免工件在1100～750C溫度區(qū)間內(nèi)緩冷或停留。為了獲得細(xì)晶粒和較佳力學(xué)性能，終鍛應(yīng)在較低溫度下(950～850C)，以較大的變形量(大于25%)完成。

冷加工：

在固溶狀態(tài)下冷加工性非常好。拉拔、冷軋、彎曲、深沖等加工都容易進(jìn)行。鋼的加工硬化指數(shù)為0.02～0.03，與普通鋼相比低一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，加工過(guò)程中無(wú)需軟化退火即可進(jìn)行90%以上變形量的冷加工。

焊接：

良好的焊接性是馬氏體時(shí)效鋼的優(yōu)點(diǎn)之一。幾乎所有的焊接工藝都能適用。焊絲成分與被焊鋼成分基本相同，焊前不必預(yù)熱，焊后不處理也不會(huì)產(chǎn)生裂紋，直接時(shí)效后，接頭系數(shù)即可超過(guò)90%。

熱處理：

熱處理工藝簡(jiǎn)單是馬氏體時(shí)效鋼的另一重要優(yōu)點(diǎn)。Maraging300經(jīng)熱加工后，在冷加工和時(shí)效強(qiáng)化之前應(yīng)進(jìn)行固溶處理。目的在于：溶解熱加工后余留的沉淀物；使基體溶有充足的強(qiáng)化元素；并獲得均勻的高位錯(cuò)密度的全馬氏體組織。固溶溫度通常采用820～840℃，固溶時(shí)間為每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷卻速度對(duì)組織和性能影響不大。馬氏體時(shí)效鋼的高強(qiáng)度是通過(guò)時(shí)效處理得到的。時(shí)效溫度一般為480℃，強(qiáng)度級(jí)別高的鋼種可采用510℃，時(shí)效時(shí)間為3～6h，時(shí)效后空冷。時(shí)效后在馬氏體基體上，析出大量彌散的和超顯微的金屬間化合物質(zhì)點(diǎn)，使材料強(qiáng)度成倍提高而韌性損失較小。

馬氏體時(shí)效鋼的性能還可通過(guò)奧氏體形變，或馬氏體形變，或兩者結(jié)合得到提高。奧氏體形變處理使奧氏體晶粒尺寸減小到10um以下，從而得到具有一定延性的，強(qiáng)度大于3500MPa的馬氏體時(shí)效鋼。在固溶后和時(shí)效前進(jìn)行的馬氏體形變處理，由于產(chǎn)生更多的位錯(cuò)，通常可使強(qiáng)度提高200MPa。固溶前的馬氏體形變，能細(xì)化奧氏體晶粒并增加鋼時(shí)效后的強(qiáng)度。

表面處理

如果不進(jìn)行表面處理，馬氏體時(shí)效鋼的耐磨性和疲勞強(qiáng)度并不比普通高強(qiáng)鋼好。因此對(duì)于這種用途的零件，必須進(jìn)行表面處理(氣體滲氮、離子氮化或離子注入等)。離子氮化可使Maraging350鋼滾動(dòng)軸承的接觸疲勞壽命提高1倍以上。

應(yīng)用:馬氏體時(shí)效鋼已在包括火jian發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，導(dǎo)dan殼體，鈾同位素離心分離機(jī)的高速轉(zhuǎn)簡(jiǎn)，直升飛機(jī)起落架，高壓容器，轉(zhuǎn)軸，齒輪，軸承，高壓傳感器，緊固件，彈簧，以及鋁合金擠壓模和鑄件模，精密模具，冷沖模等工模具等方面獲得廣泛的應(yīng)用。

馬氏體時(shí)效鋼的特性及用途：

Maraging的代表鋼號(hào)有022Ni18Co8Mo3TiA(Maraging200)、022Ni18Co8Mo5TiA（Maraging250）、022Ni18Co9Mo5TiA(Maraging300)和00Ni18Co13Mo4TiA(Maraging350)。

Maraging鋼是典型的馬氏體時(shí)效鋼，鋼中碳含量較低，對(duì)時(shí)效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，雜質(zhì)對(duì)馬氏體時(shí)效硬化鋼的性能影響很大，對(duì)屈服強(qiáng)度較高的鋼影響效果更明顯。這就要求該類鋼要經(jīng)過(guò)真空冶煉，減少雜質(zhì)、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼具有較好的韌性和抗疲勞性能。

在Maraging鋼中，碳對(duì)鋼的強(qiáng)度影響很大，即使碳含量極少，也會(huì)使馬氏體強(qiáng)度顯著提高。但在把碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至0.03%以后，又會(huì)降低鋼的屈服強(qiáng)度，所以Maraging馬氏體時(shí)效鋼中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不宜超過(guò)0.03%。

Maraging鋼中的S是有害的。S以硫化物存在于鋼內(nèi)，并沿?zé)彳埛较蚍植迹瑢?dǎo)致鋼的各向異性，因此要求盡量降低鋼的硫含量。

Maraging鋼中加入大量的Ni，主要作用是保證固溶體淬火后能獲得單一的馬氏體，其次Ni對(duì)Mo的作用是形成時(shí)效強(qiáng)化相Ni3Mo。當(dāng)Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)10%時(shí)，還能提高馬氏體時(shí)效鋼的斷裂韌度。

Maraging鋼固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度為28~30HRC；時(shí)效處理后，由于各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時(shí)效硬化，硬度可以上升到50HRC。這類鋼在高強(qiáng)度、高韌性的條件下，仍具有良好的韌性和高的斷裂韌度。同時(shí)，這類鋼無(wú)冷作硬化，時(shí)效熱處理變形小，焊接性良好，表面還可以滲氮處理等。

Maraging類低碳馬氏體時(shí)效鋼主要用于制造高精度、超鏡面、型腔復(fù)雜、大截面、大批量生產(chǎn)的機(jī)械零件和塑料模具，但由于價(jià)格昂貴，使用受到限制。

Maraging馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分：

Maraging馬氏體時(shí)效鋼的熱處理：

固溶溫度為815~830℃，油冷或空冷(加熱時(shí)間，鹽浴爐1min/mm、空氣爐2~2.5min/mm)，硬度為28HRC。

Maraging250和Maraging300鋼的時(shí)效溫度為480℃，保溫時(shí)間3h，硬度為43HRC；保溫6h，硬度為52HRC。

Maraging350鋼的時(shí)效溫度為510℃，時(shí)效時(shí)間6h，硬度為57~60HRC。

Maraging馬氏體時(shí)效鋼的滲氮處理：

Maraging300鋼氣體滲氮工藝：

滲氮溫度為(455±10)℃，保溫時(shí)間為24~28h。