馬氏體時效不銹鋼成分

馬氏體時效不銹鋼的成分通常為C≤0.03%，Cr=10%～15%，Ni=6%～11%(或C0=10%～20%)并添加鉬及適量鈦、鋁、銅等元素強化。鋼的組織為板條狀馬氏體及微量的δ一鐵素體，奧氏體及大量細小彌散分布的金屬間化合物析出相。

強化原理鋼中時效元素的強化效果各異，鈦的強化作用最大，如在Crl8Ni8鋼中可使硬度達HV550左右，但同時使塑性顯著下降。同一強化元素當(dāng)超過一定含量后，還可能因生成鐵素體或殘留過多的奧氏體而使強度降低。因此用某些合金元素的復(fù)合加入可起到較好的強化效果。在高強度級別的馬氏體時效不銹鋼中，鈷、特別是鈷與鉬的復(fù)合強化具有良好的強化效果，這是由于鈷降低了鉬在固溶體中的溶解度，使鉬的強化作用得以充分發(fā)揮且韌性損失較小。如鐵鉻鎳鈷鉬鈦(鋁)系鋼的強度達1800MPa時尚保持有足夠的韌性。同時，由于鈷對鋼的壇點幾乎沒有影響，因此若以鈷代替部分鎳，既可抑制鋼中δ一鐵素體的形成，又有可能使鋼中添加較高的鉻而提高鋼的耐蝕性。

(1)鋼中碳含量一般小于或等于0.03%，最好是小于或等于0.01%(這是與馬氏體沉淀硬化不銹鋼的主要區(qū)別之一)，使形成的超低碳馬氏體基體具有良好的韌性和塑性。同時，極低的碳含量還可改善鋼的耐蝕性、焊接性和加工性。

(2)鉻含量應(yīng)大于12%，至少不低于10%，以保證鋼具有滿意的不銹性和耐蝕性。

(3)足夠含量的奧氏體穩(wěn)定化元素(鎳、氮、鈷等)，一方面為了避免或限制δ一鐵素體的形成，另一方面使鋼不會形成過多的殘余奧氏體。

(4)添加適量的強化元素，例如鎳、鋁、鈦、鉬、鈮、鈹、銅等，這些強化元素能形成細小彌散分布的金屬間化合物(Nis，ri、Ni3Al、Ni3Mo、Fe2Mo、NiTi、NiAl、TiN和AlN等)，它們分布于馬氏體基體的位錯線上，從而得到滿意的強化效果。細小、高度彌散的逆轉(zhuǎn)變奧氏體也有強化效果。

(5)合金元素的配比應(yīng)使鋼的馬氏體相變開始溫度(Ms點)控制在200℃左右，馬氏體相變基本完成溫度(Mf點)控制在室溫以上50℃，最低不低于-73℃，以使固溶或簡單低溫處理能得到完全的板條馬氏體組織。

(6)鋼中氣體(氫、氧、氮)、夾雜(硫、磷以及氧化物硅酸鹽、硫化物等)以及硅、錳等元素的含量應(yīng)盡量低，以便大幅度改進鋼的韌性和可焊性。

由低碳馬氏體相變強化和時效強化兩種強化效應(yīng)疊加而強化的高強度不銹鋼。是20世紀(jì)60年代中期發(fā)展起來的新鋼類。它具有馬氏體時效鋼的全部優(yōu)點，又具有馬氏體時效鋼所不具備的不銹性，同時還對沉淀硬化不銹鋼的某些性能進行了改進。因而用馬氏體時效不銹鋼逐步代替沉淀硬化不銹鋼是高強度不銹鋼發(fā)展的重要趨勢。

(1)固溶處理。將鋼加熱到Ac3以上50℃左右(此時所有析出相溶解且晶粒又不劇烈長大)，然后空冷，獲得均勻、細小的板條狀馬氏體組織。在此狀態(tài)鋼的硬度較低，可進行各種冷變形、焊接及切削加工；

(2)時效處理?？煞譃樽罡邚娀臅r效處理和過時效處理。前者溫度一般為480℃左右，時效時間約3小時(不同鋼號略有差別)，此時可使鋼得到最好的強韌性配合，強度較高。過時效處理溫度高于最強時效處理溫度，此時強度稍低但具有較高的韌性。

(1)00Cr10Nil0M02Al0.3Ti00.2(IN736)，由00Nil2D5M03鋼發(fā)展而來，屈服強度為1050～1365MPa時具有較高的韌性(沖擊功為105～34J)，耐大氣及海洋性大氣腐蝕性能介于1crl3及1Crl7不銹鋼之間。這一牌號具有優(yōu)良的焊接性，焊接效率大于90%并同時具有良好的韌性，并且有較高的抗海水應(yīng)力腐蝕裂紋的能力，對氫脆不敏感。

(2)00Cr14.5Ni60.5Ti0.8(Almar362)，此牌號為較經(jīng)濟鋼種，屈服強度可達1300MPa。在制造壓力容器時為保證安全，只應(yīng)用到1000MPa水平。由于碳含量以及其他有害元素的含量保持在極低的水平，因而具有較高的韌性和塑性。

(3)00Cr110.75Ni80.5Cu20.25Til0.2Nb—0.3(Custom455)，其特點是屈服強度達到1620MPa時仍具有很高的斷裂韌性和塑性。此外它還具有優(yōu)良的高溫性能，在420℃屈服強度仍可達1230MPa。在650℃時具有優(yōu)良的抗氧化能力，耐蝕性優(yōu)于1crl3而與1Crl7相當(dāng)。該鋼用于航空部件、彈簧、保持環(huán)、冷凍劑生產(chǎn)設(shè)備等。

(4)00Cr15c020M020.9(Pyrometx一15)，這一牌號是為了提高馬氏體時效不銹鋼的耐蝕性和避免540℃強度的迅速下降而設(shè)計的鋼種。時效態(tài)在≤580LC時有較高的強度和缺口韌性，接近600℃時仍保持馬氏體結(jié)構(gòu)。從室溫到540℃伸長率保持不變(15%～20%)。溫度高于600℃則強度開始下降而同時伸長率增加。

(5)00Crl2Ni80.2c050.3M02Ti00.8、00Crl20.5Ni70.6C050.4M040.2Ti0.5和00Cr11Ni70.7Co一9M040.5Ti0.14(U1tⅢfort401、402、403)與一般馬氏體時效鋼相比，具有優(yōu)良的耐蝕性，在較高強度下有良好的斷裂韌性。該鋼可用氣體保護焊焊接，在≤400℃可長時間使用。

(6)00Cr120.5c0120.5Ni40.5M05(MA一164)。其性能與MA一36相似，他是在低碳12%鉻不銹鋼的基礎(chǔ)上添加適量鎳、鈷、鉬而發(fā)展起來的鋼種。抗拉強度可達1760MPa，且仍然保持有足夠的韌性。

(7)00Cr12Nil0A110.2Ti(ummar-CR一1)。這一牌號是以鋁、鈦復(fù)合強化的鋼種，主要用于火箭發(fā)動機殼體材料，也可用來制造模具。中國在20世紀(jì)末，已有10多個馬氏體時效不銹鋼獲得廣泛應(yīng)用。

中國從20世紀(jì)60年代中期就開始研制馬氏體時效鋼。最初以仿制18Ni(250)和18Ni(300)為主。到70年代中期又開始研究強度級別更高的鋼種和無鈷或節(jié)鎳鈷馬氏體時效鋼，還開發(fā)出用于高速旋轉(zhuǎn)體的超高純、高強高韌的馬氏體時效鋼(cM一1鋼)，研制出高彈性的馬氏體時效鋼(TM210等)和低鎳無鈷馬氏體時效鋼(12Ni一3Mn3Mo—TiAlV)。

常用的典型馬氏體時效鋼是按強度級別分類的

18Ni(200)、18Ni(250)、18Ni(300)和18Ni(350)是得到廣泛實際應(yīng)用的鋼種。

近年來一些國家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。

馬氏體時效鋼是超高強度鋼中的一種。這種鋼突出的優(yōu)點是熱處理工藝簡單方便，固溶后先進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廣泛；但在國內(nèi)，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，尚難以廣泛應(yīng)用。該類鋼主要用于精密鍛模及塑料模具。