18Ni250圓棒

  F141馬氏體時效鋼中加入C元素的成分應控制在0.03%以內，C元素與Mo、Ti元素形成穩(wěn)定的碳化物在晶界析出，使韌性和缺口強度降低，并減少Mo、Ti元素有效含量，使強化效應減少。若C元素固溶于馬氏體中，會釘扎位錯，降低馬氏體的韌性。少量的Si、Mn元素雖有強化作用，但對韌性有害。

馬氏體時效鋼是強度鋼中的一種。這種鋼突出的優(yōu)點是熱處理工藝簡單方便，固溶后行機械加工再進行時效，熱處理變形小，加工性能及焊接性能都很好。馬氏體時效鋼的熱處理工藝及性能見下表。近年來，國外用馬氏體時效鋼制作模具較為；但在，由于馬氏體時效鋼含Ni、Co等貴重金屬元素，且含量高，價格昂貴，尚難以應用。該類鋼主要用于鍛模及塑料模具。   

F141鋼中加入Ni元素主要是保證鋼以任何冷卻度冷卻都能得到馬氏體組織。它是一種幾乎不含碳的立方晶格的Fe-Ni馬氏體，這種馬氏體含有相當高的位錯密度和某些因含Ni而出現(xiàn)的細小孿晶。鋼中加入Mo、Ti、Al元素主要是形成Ni元素的金屬間化合物（Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）和Fe元素與Mo元素的金屬化合物（Fe2Mo），在時效時從基體中析出。加入Co元素的主要作用是減少含Mo元素強化相的溶解度，促使更多強化相在時效時析出，使沉淀強化效應進一步。另外Mo元素還可降低鋼的回火脆性。

F141鋼經固處理后形成馬氏體，硬度為28~30HRC。時效以后，因各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時效強化，硬度回升到50HRC。

F141鋼在高強度、高韌性的條件下，仍有良好的塑性與斷裂韌性。此外，F(xiàn)141鋼無冷作硬化現(xiàn)象，時效熱處理變形小，焊接性能良好，表面進行氮化處理。F141鋼主要常用來制造、超鏡碳、型腔復雜、大截面、大批量產生的塑料模具，但因價格昂貴，使用受到限制。

18Ni鋼主要有：

1）00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni(250)]

2）00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni(300)]]

3）00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350)]

18Ni(250)、18Ni(300)、18Ni(350)鋼是典型的馬氏體時效鋼，是一種時效硬化型塑料模具鋼，鋼中含碳量較低，對時效硬化起作用的合金時Ti、Al、Co、Mo。雜質對馬氏體時效硬化鋼的性能影響很大，對屈服強度較高的鋼影響效果更明顯。這要求該鋼經過真空冶煉，減少雜質、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼有較好的韌性和抗疲勞性能。

在18Ni鋼中，碳對鋼的強度影響很大，減少含碳量極少，也會使馬氏體強度提高。但在把碳的含量分數(shù)增至0.03%后，又會降低鋼的屈服強度。所以馬氏體時效鋼碳的質量分數(shù)不宜超過0.03%；18Ni鋼中的S是有害的。S 以硫化物存在于鋼內，并沿熱軋方向分布，導致鋼的各向異性，因此要求盡量降低18Ni鋼中的含硫量。18Ni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Mo作用形成時效強化相Ni3Mo，當Ni的質量分數(shù)超過10%時，還能提高馬氏體時效鋼的斷裂韌度。

18Ni250圓棒

近年來一些研制出許多馬氏體時效鋼的變異鋼種，特別是開發(fā)出了不少具有良好性能的無鈷馬氏體時效鋼。

既具有高的延性、韌性又能產生強度的鋼種是馬氏體時效鋼，研發(fā)這種鋼的材料學思路是高純凈、高鎳、超低碳的鋼。這樣，即使在較小的冷卻速度下也能淬火獲得馬氏體組織和具有優(yōu)良的沖擊抗力及斷裂韌性。三種主要馬氏體的時效鋼是：

Nil8馬氏體時效鋼

這種鋼有三種型號，其屈服強度分別為1350MPa、1650MPa和1950MPa，這類鋼的雜質含量很低，需要經一次或二次真空冶煉。并含有0.003%B、0.002%Zr和0.005%Ca以雜質并幫助改善熱塑變加工性能。

熱處理工藝包括850℃～870℃固溶處理，空冷或水淬，再在480℃時效3h。除了Co之外，加入的合金元素都降低Ms點，但可保持Mf點高于室溫，這樣固溶化后淬冷下來都能*轉化為馬氏體。時效析出硬化相主要是小片狀，但也有一些。嚴重過時效也能生成，Co的作用是引起析出硬化，而Mo則是時效硬化的主要元素。

調整時效溫度、時間，可獲得不同的強度。時效溫度過高(>600℃)，因鋼的點低，會引起奧氏體形成，這種奧氏體由于高度合金化，使Ms點降低到室溫以下，而穩(wěn)定的保留下來。如果需要高強度，可以在時效前對原低碳馬氏體進行50%形變量的冷塑性變形加工。

在高抗拉強度下，這種鋼仍具有優(yōu)良的沖擊韌性，而且具有強化缺口的作用，其缺口強度與抗拉強度之比在1．35～1．65之間。時效前進行50%的冷變形加工，可將上述名義強度提高到1700 MPa、2000 MPa和2100MPa。

Ni20馬氏體時效鋼

鋼的雜質含量與Nil8鋼相似，但Ni含量較高，時效硬化元素不用Mo和Co，而是用1．5%Ti、0．25%A1和0．5%Nb來產生。這種鋼的Ms點比Nil8鋼低，但固溶處理淬冷到室溫后仍可充分發(fā)生馬氏體轉變。如果相變不*，可在一78℃下冷卻處理或通過冷塑性變形(冷塑性變形可提高Ms點)來完成，這種鋼正常的時效硬化相是和。

Ni25馬氏體時效鋼

這種鋼含25%Ni和1．5%Ti、0．25%A1或0．5%Nb(亦可Al、Nb并用)，Ms點低于或接近室溫。固溶處理后鋼的組織基本是奧氏體，所以應在時效前將其轉化為馬氏體，為此可以采用兩種方法：

(1)奧氏體時效：加熱到700℃保持4h使其從奧氏體中析出或。于是奧氏體合金含量降低，Ms點上升，隨后冷卻時奧氏體大部分轉化為馬氏體。如在時效硬化處理(480℃，3h)之前進行一78℃冷處理，即可保證馬氏體*轉變。700℃的奧氏體時效，由于形成，使奧氏體硬化。但相在相變時會失去共格性，而且在隨后馬氏體時效硬化時，可以利用的Ti，Al都減小了，所以強度要低些。馬氏體時效處理時的析出相是η-。

(2)冷塑變形加工加冷處理：奧氏體冷塑變形加工，變形量應大于25%，才能提高Ms—的溫度區(qū)段，使該鋼在一78℃(干冰)或一196℃(液氮)冷處理時完成馬氏體轉變，這種加工處理充分發(fā)揮合金元素的析出硬化作用，可獲得強度高于奧氏體的時效處理。