CM-1合金F162 00Ni18Co12Mo5TiAl馬氏體時(shí)效鋼性能詳述

馬氏體時(shí)效鋼通常是具有高韌性和相對(duì)高水平的延展性的強(qiáng)鐵鎳合金。與其他強(qiáng)合金相反，馬氏體時(shí)效鋼不包含任何碳分子，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)它們的延展性產(chǎn)生負(fù)面影響。相反，它們富含諸如鈦，鉬，鋁和鈷的物質(zhì)。然后，將材料在820攝氏度左右的熱量下處理半小時(shí)，冷卻并在500攝氏度下再次加熱3個(gè)小時(shí)，然后在室溫下冷卻以硬化。還存在使用不同溫度的替代加熱方法，以實(shí)現(xiàn)其他類型的金屬間化合物沉淀。

馬氏體時(shí)效鋼九銘特鋼按等級(jí)分類，并按其鎳和上述次級(jí)成分中的不同成分分開。通常，鎳百分比為15％至25％。鈷的百分比范圍從5％到15％，鉬的范圍從2％到7％，鈦的范圍從0.1％到2％，鋁的范圍從0.05％到0.2％。在某些情況下，還添加了鉻，從而進(jìn)一步提高了熱處理過程中鋼的淬透性，并為終產(chǎn)品提供了不銹鋼的耐腐蝕性。

18Ni(200)

C ≤0.03

Ni 17.5～18.5

Co 8.0～9.0

Mo 3.0～3.5

Ti 0.15～0.25

Al 0.05～0.15

18Ni(250)

C ≤0.03

Ni 17.5～18.5

Co  8.5～9.5

Mo 4.6～5.2

Ti 0.30～0.50

Al 0.05～0.15

18Ni(300)

C ≤0.03

Ni 17.5～18.5

Co 8.0～9.0

Mo 4.6～5.2

Ti 0.55～0.80

Al 0.05～0.15

18Ni(350)

C≤0.01

Ni17.5～18.5

Co 12.0～13.0

Mo 4.0～4.5

Ti  1.4～1.8

Al 0.05～0.15

18Ni馬氏體時(shí)效鋼是 典型的一種馬氏體時(shí)效

同時(shí)效工藝對(duì)18Ni（1700MPa）型馬氏體時(shí)效鋼硬度

鋼，一般通過固溶處理后淬火，在450~500℃進(jìn)行時(shí)效

的影響規(guī)律，并通過該規(guī)律找出本實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)的佳

處理，從而使金屬間化合物彌散析出而達(dá)到強(qiáng)化的效

時(shí)效工藝及對(duì)其它時(shí)效工藝進(jìn)行性能對(duì)比測(cè)試。

馬氏體時(shí)效鋼的性能

?從馬氏體時(shí)效鋼的高強(qiáng)度開始，根據(jù)其等級(jí)，屈服強(qiáng)度的MPa為1500（200級(jí)）至2400（350級(jí)）。這是高S355等級(jí)的典型建筑鋼的大約7倍。

?馬氏體時(shí)效鋼的抗拉強(qiáng)度為2450 MPa，而S355鋼的抗拉強(qiáng)度僅為470 MPa，這意味著它可以承受非常強(qiáng)的拉力而不會(huì)變形。

?馬氏體時(shí)效鋼非常堅(jiān)固，卻非常易延展/易碎，這兩個(gè)特性很難結(jié)合，在實(shí)踐中也非常有用。這意味著九銘特鋼馬氏體時(shí)效鋼可以容易地成型和軋制成形狀，而在其表面或主體上不會(huì)形成裂紋和斷裂。

?馬氏體時(shí)效鋼的另一個(gè)性能是其非常好的焊接性，這基本上意味著它可以輕松地與其他金屬結(jié)合，從而在焊接點(diǎn)上達(dá)到良好的集成度。

?加入鉻，鎘或磷化后，馬氏體時(shí)效鋼具有好的抗多種元素腐蝕的能力。即使未處理，馬氏體時(shí)效鋼仍具有較高的鎳濃度，因此仍具有抗腐蝕性能。

?馬氏體時(shí)效鋼的物理性能通常穩(wěn)定，并且在淬火處理后不會(huì)表現(xiàn)出明顯的熱膨脹或尺寸變化。這使得可以在執(zhí)行熱處理程序之前將其加工成終尺寸。

馬氏體時(shí)效鋼的常見用途

由于馬氏體時(shí)效鋼的特性能，結(jié)合了高抗拉強(qiáng)度和延展性，它被廣泛用于航空航天應(yīng)用，例如機(jī)翼配件，經(jīng)久耐用的各種工具，可靠地固定元件的緊固件組件以及機(jī)械零件。堅(jiān)固耐用。特別是在燃料和燃料等至關(guān)重要的應(yīng)用中，例如重量和功率/推進(jìn)比是關(guān)鍵考慮因素時(shí)，馬氏體時(shí)效鋼是，因?yàn)轳R氏體鋼可以軋制成薄板，即使在高達(dá)400度的溫度下也能保持強(qiáng)度攝氏溫度

物理性能的穩(wěn)定性使馬氏體時(shí)效鋼非常適合在冷熱之間快速轉(zhuǎn)換的機(jī)械，因此可用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸，撞針，齒輪箱和氣體離心機(jī)。由于這種材料具有很高的抗斷裂性，因此在擊劍運(yùn)動(dòng)中也使用了馬氏體鋼，以避免事故，高爾夫球桿頭和自行車架。后，由于裂紋的蔓延非常緩慢，因此可用于經(jīng)常進(jìn)行目視檢查且零件能夠在緊急情況下使用并有時(shí)間更換零件的應(yīng)用中。

馬氏體時(shí)效鋼是一種以超低碳馬氏體為基體，通過時(shí)效產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強(qiáng)度鋼。與傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋼不同，它不是用碳而是靠金屬間化合物的彌散析出來強(qiáng)化，這使其具有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：熱處理工藝簡(jiǎn)單方便，這是由于馬氏體轉(zhuǎn)變不受冷卻速度的影響，不會(huì)出現(xiàn)像淬火回火鋼中常出現(xiàn)的淬透性問題，熱處理變形小，加工性能及焊接性能都很好。

　　馬氏體時(shí)效鋼的顯著特點(diǎn)是在超高強(qiáng)度下仍具有良好的塑性和優(yōu)異的斷裂韌性，這使它不僅可以取代傳統(tǒng)的高強(qiáng)度鋼，而且在一些重要領(lǐng)域內(nèi)獲得別的材料難以替代的應(yīng)用。如可用于制備火箭與的薄殼，在保持滿足應(yīng)用要求的強(qiáng)度前提下提高有效載荷；它具有非常穩(wěn)定的組織性能，即使在溫度過高而發(fā)生過時(shí)效后，軟化過程也非常緩慢。這些合金在相當(dāng)高的工作溫度下仍保持良好的性能，高工作溫度超過400℃。這可以保證火箭或彈頭外薄殼在飛行的過程中保持良好的強(qiáng)度。

　　馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)化工藝是固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、時(shí)效強(qiáng)化等因素綜合作用的結(jié)果。固溶強(qiáng)化使馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)度提高100~250MPa，貢獻(xiàn)較小。但通過固溶處理可以消除鍛軋的殘余應(yīng)力和成分偏析，同時(shí)溶解沉淀相，為隨后的時(shí)效強(qiáng)化打下基礎(chǔ)。相變強(qiáng)化，即組織發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變時(shí)所發(fā)生的硬化，可使強(qiáng)度提高500~600MPa，相變得到的馬氏體組織中具有高密度的位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)，是提高強(qiáng)度的主要原因，同時(shí)也為隨后的沉淀強(qiáng)化創(chuàng)造了有利條件。時(shí)效強(qiáng)化是提高馬氏體時(shí)效鋼強(qiáng)度主要的手段，可使其強(qiáng)度提高約1100MPa。在熱處理過程中通過Co，Mo，Ti等合金元素從過飽和固溶體(馬氏體)中析出金屬間化合物作為第二相質(zhì)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌化。在時(shí)效過程中，在晶界、相界及位錯(cuò)線等缺陷處析出細(xì)小彌散的金屬間化合物。

　　特別應(yīng)該指出的是，細(xì)晶強(qiáng)化是一種對(duì)馬氏體時(shí)效鋼既能提高強(qiáng)度又能改善韌性的強(qiáng)化方法。在晶粒細(xì)化的方式上，主要有循環(huán)相變細(xì)化工藝和形變熱處理工藝。

　　循環(huán)相變熱處理工藝是將奧氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物反復(fù)加熱、重結(jié)晶、奧氏體化、循環(huán)相變，使奧氏體晶粒充分細(xì)化，進(jìn)而轉(zhuǎn)變得到細(xì)小的板條馬氏體組織，從而提高強(qiáng)度、塑性和韌性。例如，對(duì)3J33馬氏體時(shí)效鋼進(jìn)行4次循環(huán)熱處理后，晶粒尺寸由220μm減小到15μm左右，形成細(xì)小的馬氏體組織。實(shí)驗(yàn)證明，在相同的時(shí)效規(guī)程下，將高溫固溶+時(shí)效處理的合金與經(jīng)過高溫固溶+變溫循環(huán)相變+時(shí)效處理的合金進(jìn)行性能比較，后者的力學(xué)特性明顯優(yōu)于前者。

　　馬氏體形變處理可在固溶和時(shí)效處理之間進(jìn)行，也可在固溶處理之前進(jìn)行，前者增加了位錯(cuò)密度，后者能細(xì)化奧氏體晶粒。據(jù)報(bào)道，對(duì)18Ni7Co5Mo0.1Ti進(jìn)行90％冷軋變形再時(shí)效處理可使屈服強(qiáng)度提高約547MPa，同時(shí)保持材料的韌塑性。