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18Ni250圆棒

  F141马氏体时效钢中加入C元素的成分应控制在0.03%以内，C元素与Mo、Ti元素形成稳定的碳化物在晶界析出，使韧性和缺口强度降低，并减少Mo、Ti元素有效含量，使强化效应减少。若C元素固溶于马氏体中，会钉扎位错，降低马氏体的韧性。少量的Si、Mn元素虽有强化作用，但对韧性有害。

马氏体时效钢是强度钢中的一种。这种钢突出的优点是热处理工艺简单方便，固溶后行机械加工再进行时效，热处理变形小，加工性能及焊接性能都很好。马氏体时效钢的热处理工艺及性能见下表。近年来，国外用马氏体时效钢制作模具较为；但在，由于马氏体时效钢含Ni、Co等贵重金属元素，且含量高，价格昂贵，尚难以应用。该类钢主要用于锻模及塑料模具。   

F141钢中加入Ni元素主要是保证钢以任何冷却度冷却都能得到马氏体组织。它是一种几乎不含碳的立方晶格的Fe-Ni马氏体，这种马氏体含有相当高的位错密度和某些因含Ni而出现的细小孪晶。钢中加入Mo、Ti、Al元素主要是形成Ni元素的金属间化合物（Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）和Fe元素与Mo元素的金属化合物（Fe2Mo），在时效时从基体中析出。加入Co元素的主要作用是减少含Mo元素强化相的溶解度，促使更多强化相在时效时析出，使沉淀强化效应进一步。另外Mo元素还可降低钢的回火脆性。

F141钢经固处理后形成马氏体，硬度为28~30HRC。时效以后，因各种类型的金属间化合物的脱溶析出得到时效强化，硬度回升到50HRC。

F141钢在高强度、高韧性的条件下，仍有良好的塑性与断裂韧性。此外，F141钢无冷作硬化现象，时效热处理变形小，焊接性能良好，表面进行氮化处理。F141钢主要常用来制造、超镜碳、型腔复杂、大截面、大批量产生的塑料模具，但因价格昂贵，使用受到限制。

18Ni钢主要有：

1）00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni(250)]

2）00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni(300)]]

3）00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350)]

18Ni(250)、18Ni(300)、18Ni(350)钢是典型的马氏体时效钢，是一种时效硬化型塑料模具钢，钢中含碳量较低，对时效硬化起作用的合金时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。这要求该钢经过真空冶炼，减少杂质、偏析和钢锭中的含气量，以保证钢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，减少含碳量极少，也会使马氏体强度提高。但在把碳的含量分数增至0.03%后，又会降低钢的屈服强度。所以马氏体时效钢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18Ni钢中的含硫量。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作用形成时效强化相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。

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近年来一些研制出许多马氏体时效钢的变异钢种，特别是开发出了不少具有良好性能的无钴马氏体时效钢。

既具有高的延性、韧性又能产生强度的钢种是马氏体时效钢，研发这种钢的材料学思路是高纯净、高镍、超低碳的钢。这样，即使在较小的冷却速度下也能淬火获得马氏体组织和具有优良的冲击抗力及断裂韧性。三种主要马氏体的时效钢是：

Nil8马氏体时效钢

这种钢有三种型号，其屈服强度分别为1350MPa、1650MPa和1950MPa，这类钢的杂质含量很低，需要经一次或二次真空冶炼。并含有0.003%B、0.002%Zr和0.005%Ca以杂质并帮助改善热塑变加工性能。

热处理工艺包括850℃～870℃固溶处理，空冷或水淬，再在480℃时效3h。除了Co之外，加入的合金元素都降低Ms点，但可保持Mf点高于室温，这样固溶化后淬冷下来都能*转化为马氏体。时效析出硬化相主要是小片状，但也有一些。严重过时效也能生成，Co的作用是引起析出硬化，而Mo则是时效硬化的主要元素。

调整时效温度、时间，可获得不同的强度。时效温度过高(>600℃)，因钢的点低，会引起奥氏体形成，这种奥氏体由于高度合金化，使Ms点降低到室温以下，而稳定的保留下来。如果需要高强度，可以在时效前对原低碳马氏体进行50%形变量的冷塑性变形加工。

在高抗拉强度下，这种钢仍具有优良的冲击韧性，而且具有强化缺口的作用，其缺口强度与抗拉强度之比在1．35～1．65之间。时效前进行50%的冷变形加工，可将上述名义强度提高到1700 MPa、2000 MPa和2100MPa。

Ni20马氏体时效钢

钢的杂质含量与Nil8钢相似，但Ni含量较高，时效硬化元素不用Mo和Co，而是用1．5%Ti、0．25%A1和0．5%Nb来产生。这种钢的Ms点比Nil8钢低，但固溶处理淬冷到室温后仍可充分发生马氏体转变。如果相变不*，可在一78℃下冷却处理或通过冷塑性变形(冷塑性变形可提高Ms点)来完成，这种钢正常的时效硬化相是和。

Ni25马氏体时效钢

这种钢含25%Ni和1．5%Ti、0．25%A1或0．5%Nb(亦可Al、Nb并用)，Ms点低于或接近室温。固溶处理后钢的组织基本是奥氏体，所以应在时效前将其转化为马氏体，为此可以采用两种方法：

(1)奥氏体时效：加热到700℃保持4h使其从奥氏体中析出或。于是奥氏体合金含量降低，Ms点上升，随后冷却时奥氏体大部分转化为马氏体。如在时效硬化处理(480℃，3h)之前进行一78℃冷处理，即可保证马氏体*转变。700℃的奥氏体时效，由于形成，使奥氏体硬化。但相在相变时会失去共格性，而且在随后马氏体时效硬化时，可以利用的Ti，Al都减小了，所以强度要低些。马氏体时效处理时的析出相是η-。

(2)冷塑变形加工加冷处理：奥氏体冷塑变形加工，变形量应大于25%，才能提高Ms—的温度区段，使该钢在一78℃(干冰)或一196℃(液氮)冷处理时完成马氏体转变，这种加工处理充分发挥合金元素的析出硬化作用，可获得强度高于奥氏体的时效处理。