18Ni250鎳鈷鉬鐵合金簡稱馬氏體時(shí)效鋼?超高強(qiáng)度鋼

Ni18型馬氏體時(shí)效鋼時(shí)超高強(qiáng)度鋼，是鐵鎳鈷鉬合金中含少量Ti和Al元素的一系列多元合金。C、Si、Mn和P、S被視為殘余元素并限制其含量。主要用于航空航天工業(yè)。由于它具有優(yōu)良的力學(xué)性能和工藝性能，也用于塑料模具壓鑄模具的重要零件。價(jià)格昂貴。

這一系列鋼在美國被稱為18Ni200、18Ni250、18Ni300、18Ni350，元素后的數(shù)字代表屈服強(qiáng)度/ksi

這一系列鋼的熱加工性能和焊接性能均好，焊后熱處理。

18Ni250是常用典型馬氏體時(shí)效鋼。具有高延展性、高韌性和超高強(qiáng)度，該鋼在高抗拉強(qiáng)度下仍具有優(yōu)異的沖擊韌性，并具有強(qiáng)化缺口的作用。

馬氏體時(shí)效鋼已廣泛應(yīng)用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，導(dǎo)彈外殼、轉(zhuǎn)軸、齒輪、軸承、高壓傳感器、緊固件、彈簧、鋁合金擠壓模具和鑄件模具、精密模具、冷沖壓模具等。

對應(yīng)牌號：00Ni18Co13Mo4TiAl、C350、022Ni18Co13Mo4TiAl

馬氏體時(shí)效鋼18Ni250是高合金超高強(qiáng)度鋼，時(shí)效處理前具有良好的成形性，時(shí)效處理幾乎不變形，時(shí)效處理后具有高強(qiáng)韌性，廣泛地用于彈，箭，宇航，壓力容器，精密模具等，更是飛機(jī)上目前普遍采用測量氣動(dòng)載荷的應(yīng)變天平材料。彈性模量和彈性滯后是影響應(yīng)變天平測量精度和穩(wěn)定的兩個(gè)主要因素，而正確，合理的時(shí)效處理可改善材料的彈性模量和彈性滯后.為研究時(shí)效處理對彈性滯后誤差的影響，本文開展了如下研究，并取得相應(yīng)的結(jié)論:通過時(shí)效處理工藝研究，確定了馬氏體時(shí)效鋼18Ni250時(shí)效處理工藝.460℃，480℃和500℃時(shí)效下，時(shí)效溫度越高，時(shí)效后硬度上升的越快，達(dá)到峰值所需時(shí)間越短，峰值硬度越低.峰時(shí)效下有Fe2Mo和Ni3Ti析出.Fe2Mo呈球狀，數(shù)量少，大小不一，分布無規(guī)則.Ni3Ti呈條狀，數(shù)量少，取向無規(guī)則.基體馬氏體組織有一定的細(xì)化，晶格發(fā)生畸變.480℃時(shí)效時(shí)，強(qiáng)度較高，塑性較好，彈性模量較小且穩(wěn)定.由此確定480℃保溫8 h為峰時(shí)效狀態(tài).采用縱波衰減系數(shù)，峰值頻率和峰值幅度三個(gè)參數(shù)表征了不同時(shí)效狀態(tài)下材料的顯微組織.用超聲波法測定了楊氏模量并與拉伸法測量作了對比分析.460℃，480℃，500℃下，峰時(shí)效前后，由于時(shí)效時(shí)18Ni250晶內(nèi)(包括晶界)大量的Fe2Mo析出相增強(qiáng)了超聲波散射，導(dǎo)致縱波衰減系數(shù)不斷增大.析出相尺寸越小，數(shù)量越多，干涉越嚴(yán)重。

18Ni250化學(xué)成分表：

C碳：≤0.03

Ni鎳：≤17.5-18.5

Co鈷：≤7-8

Mo鉬：≤4.25-5.25

Ti鈦：≤0.5

Al鋁：≤015

P磷：≤0.01

S硫：≤0.01

Si硅：≤0.1

Mn錳：≤0.1

（18Ni250）機(jī)械性能：

固溶溫度：815-830℃

時(shí)效溫度：480±5℃

時(shí)效后硬度：50-52HRC

抗拉強(qiáng)度：1850

屈服強(qiáng)度：1800

斷后伸長率：10-12

斷面收縮率：48-58

鋼種牌號：高強(qiáng)鋼

鍛造棒材：Φ80-400㎜

鍛造板坯：厚度≤200㎜、寬度≤1000㎜

軋制棒材：Φ10-80㎜

熱制板材：厚度2-6㎜

冷軋板材：厚度0.5-2㎜

母材、鍛件：電渣棒材、鋼錠、軸類鍛件、餅類鍛件、環(huán)形鍛件、筒類鍛件

應(yīng)用行業(yè)：航空航天（606所、120所、122所、601所、172所、649所、609所等）、石油石化、電力、船舶等

00Ni18Co8Mo5AlTi高強(qiáng)度馬氏體時(shí)效鋼的氣體滲氮工藝，具體為：對原材料進(jìn)行固溶處理，然后將零件加工至成品尺寸，在滲氮箱底鋪上經(jīng)干燥并混合均勻的氯化銨與石英砂，將00Ni18Co8Mo5AlTi鋼制零件洗凈油污并吹干，對滲氮前的零件進(jìn)行吹砂處理，零件裝箱密封后通氨氣趕盡箱內(nèi)空氣，當(dāng)箱內(nèi)的氨分解率為“零”時(shí)，隨爐升溫，進(jìn)行二段法滲氮處理，滲氮保溫終了時(shí)，斷開加熱爐電源，繼續(xù)供氣維持滲氮箱內(nèi)正壓，并隨爐降溫冷卻至300℃以下時(shí)，將滲氮箱移出加熱爐，在空氣中進(jìn)行冷卻，待滲氮箱的溫度降至150℃以下時(shí)，停止供氣并取出滲氮零件。采用本發(fā)明，滲氮零件尺寸和形狀的畸變小，心部具有優(yōu)良的強(qiáng)度，塑性和韌性，且顯著提高表面的耐磨性和抗疲勞性。

鋼是典型的馬氏體時(shí)效鋼，是一種時(shí)效硬化型塑料模具鋼，鋼中含碳量較低，對時(shí)效硬化起作用的合金時(shí)Ti、Al、Co、Mo。雜質(zhì)對馬氏體時(shí)效硬化鋼的性能影響很大，對屈服強(qiáng)度較高的鋼影響效果更明顯。這就要求該鋼經(jīng)過真空冶煉，減少雜質(zhì)、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(qiáng)度影響很大，減少鋼的含碳量，也會(huì)使馬氏體強(qiáng)度顯著提高。但在把碳的含量分?jǐn)?shù)增至0.03%后，又會(huì)降低鋼的屈服強(qiáng)度。所以馬氐體時(shí)效鋼碳的質(zhì)量分?jǐn)?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(nèi)，并沿?zé)彳埛较蚍植迹瑢?dǎo)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(shí)效強(qiáng)化相Ni3Mo，當(dāng)Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過10%時(shí)，還能提高馬氏體時(shí)效鋼的斷裂韌度。

18Ni鋼固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度為28~3OHRC，時(shí)效處理以后，由于各種類型的金屬間化臺無的脫溶析出得到時(shí)效硬化，硬度可以上升到50HRC，這類鋼在高強(qiáng)度、高韌性的條件下，仍具有良好的韌性、韌性和高的斷裂韌度。同時(shí)，這類鋼無冷作硬化，時(shí)效熱處理變形小，焊接性能良好，表面還可以滲氮處理等。