18Ni_马氏体时效钢_18Ni(200)_18Ni(250/300/350)

18Ni_马氏体时效钢_18Ni(200)_18Ni(250/300/350)

18Ni
18Ni(200)_18Ni(250)_18Ni(300)_18Ni(350)
马氏体时效钢


18Ni马氏体时效钢的特性及用途:
18Ni钢的代表钢号有022Ni18Co8Mo3TiA[18Ni(200)]、022Ni18Co8Mo5TiA[18Ni(250)]、022Ni18Co9Mo5TiA[18Ni(300)]和00Ni18Co13Mo4TiA[18Ni(350)]钢。
18Ni钢是典型的马氏体时效钢,钢中碳含量较低,对时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%。
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钢的化学成分(质量分数,%)
钢号 C≤ Ni Co Mo Si≤ Mn≤ Ti Al P≤ S≤
18Ni(200) 0.03 18.00 8.50 3.30 0.12 0.12 0.20 0.10 0.01 0.01
18Ni(250) 0.03 17.50~18.50 7.00~8.00 4.25~5.25 0.12 0.10 0.30~0.50 0.05~0.15 0.01 0.01
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(350) 0.03 17.00~19.00 11.00~12.75 4.00~5.00 0.10 0.10 1.20~1.45 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马氏体时效钢的时效温度:
18Ni(250)、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(350)钢的时效温度为510℃,时效时间6h,硬度为57~60HRC。

18Ni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(250) 815~830 480±5 50~52 1850 1800 10~12 48~58
18Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60
18Ni(350) 815~830 510±5 57~60 2490 - - -

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