Maraging300（C300）高強度高彈性馬氏體時效鋼

類似牌號：18Ni300, Maraging 300, C300,3J33,馬氏體時效鋼

Maraging是一系列鎳含量在18%，通過添加鈷來增強性能的馬氏體時效鋼。該系列的鋼種具有優(yōu)異的機械性能、加工性能和熱處理性能。

 

Maraging300以無碳（或微碳）馬氏體為基體的，時效時能產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。與傳統(tǒng)高強度鋼不同，它不用碳而靠金屬間化合物的彌散析出來強化。這使其具有一些獨特的性能：高強韌性，低硬化指數(shù)，良好成形性，簡單的熱處理工藝，時效時幾乎不變形，以及很好的焊接性能。因而馬氏體時效鋼已在需要此種特性的部門獲得廣泛的應(yīng)用。

 

生產(chǎn)工藝：

主要生產(chǎn)工藝有冶煉、熱加工、冷加工、焊接、熱處理和表面處理。

 

冶煉：

一般采用真空感應(yīng)爐熔煉加真空自耗爐重熔的雙真空冶煉工藝。對于強度級別在1500MPa以下的鋼種，可以采用非真空冶煉，或非真空冶煉加電渣重熔的工藝。但對高強度級別和用途重要的鋼種，必須采用雙真空冶煉工藝。在真空自耗重熔時，應(yīng)嚴格控制電流和熔池溫度，以免鋼錠產(chǎn)生嚴重的枝狀偏析。

 

熱加工：

馬氏體時效鋼在高溫下具有良好的熱塑性，其熱加工性與1Crl8Ni9Ti大體相同。對于鈦、鉬含量較高的鋼種，鋼錠凝固時容易發(fā)生這些元素的微觀偏析，熱加工后形成各向異性的帶狀顯微結(jié)構(gòu)。減輕或消除微觀偏析的有效措施，是選擇合適的鋼錠尺寸和熱加工時進行充分的高溫均質(zhì)化處理。為了防止由于Ti(C，N)等化合物沿奧氏體晶界析出引起的高溫緩冷脆性，熱加工后應(yīng)盡量避免工件在1100～750C溫度區(qū)間內(nèi)緩冷或停留。為了獲得細晶粒和較佳力學性能，終鍛應(yīng)在較低溫度下(950～850C)，以較大的變形量(大于25%)完成。

 

冷加工：

在固溶狀態(tài)下冷加工性非常好。拉拔、冷軋、彎曲、深沖等加工都容易進行。鋼的加工硬化指數(shù)為0.02～0.03，與普通鋼相比低一個數(shù)量級。因此，加工過程中無需軟化退火即可進行90%以上變形量的冷加工。

 

焊接：

良好的焊接性是馬氏體時效鋼的優(yōu)點之一。幾乎所有的焊接工藝都能適用。焊絲成分與被焊鋼成分基本相同，焊前不必預(yù)熱，焊后不處理也不會產(chǎn)生裂紋，直接時效后，接頭系數(shù)即可超過90%。

 

熱處理：

熱處理工藝簡單是馬氏體時效鋼的另一重要優(yōu)點。Maraging300經(jīng)熱加工后，在冷加工和時效強化之前應(yīng)進行固溶處理。目的在于：溶解熱加工后余留的沉淀物；使基體溶有充足的強化元素；并獲得均勻的高位錯密度的全馬氏體組織。固溶溫度通常采用820～840℃，固溶時間為每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷卻速度對組織和性能影響不大。馬氏體時效鋼的高強度是通過時效處理得到的。時效溫度一般為480℃，強度級別高的鋼種可采用510℃，時效時間為3～6h，時效后空冷。時效后在馬氏體基體上，析出大量彌散的和超顯微的金屬間化合物質(zhì)點，使材料強度成倍提高而韌性損失較小。

馬氏體時效鋼的性能還可通過奧氏體形變，或馬氏體形變，或兩者結(jié)合得到提高。奧氏體形變處理使奧氏體晶粒尺寸減小到10um以下，從而得到具有一定延性的，強度大于3500MPa的馬氏體時效鋼。在固溶后和時效前進行的馬氏體形變處理，由于產(chǎn)生更多的位錯，通常可使強度提高200MPa。固溶前的馬氏體形變，能細化奧氏體晶粒并增加鋼時效后的強度。

表面處理

如果不進行表面處理，馬氏體時效鋼的耐磨性和疲勞強度并不比普通高強鋼好。因此對于這種用途的零件，必須進行表面處理(氣體滲氮、離子氮化或離子注入等)。離子氮化可使Maraging350鋼滾動軸承的接觸疲勞壽命提高1倍以上。

 

應(yīng)用:馬氏體時效鋼已在包括火jian發(fā)動機殼體，導dan殼體，鈾同位素離心分離機的高速轉(zhuǎn)簡，直升飛機起落架，高壓容器，轉(zhuǎn)軸，齒輪，軸承，高壓傳感器，緊固件，彈簧，以及鋁合金擠壓模和鑄件模，精密模具，冷沖模等工模具等方面獲得廣泛的應(yīng)用。

 

馬氏體時效鋼的特性及用途：

Maraging的代表鋼號有022Ni18Co8Mo3TiA(Maraging200)、022Ni18Co8Mo5TiA（Maraging250）、022Ni18Co9Mo5TiA(Maraging300)和00Ni18Co13Mo4TiA(Maraging350)。

Maraging鋼是典型的馬氏體時效鋼，鋼中碳含量較低，對時效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，雜質(zhì)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。這就要求該類鋼要經(jīng)過真空冶煉，減少雜質(zhì)、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼具有較好的韌性和抗疲勞性能。

在Maraging鋼中，碳對鋼的強度影響很大，即使碳含量極少，也會使馬氏體強度顯著提高。但在把碳的質(zhì)量分數(shù)增至0.03%以后，又會降低鋼的屈服強度，所以Maraging馬氏體時效鋼中碳的質(zhì)量分數(shù)不宜超過0.03%。

Maraging鋼中的S是有害的。S以硫化物存在于鋼內(nèi)，并沿熱軋方向分布，導致鋼的各向異性，因此要求盡量降低鋼的硫含量。

Maraging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的作用是形成時效強化相Ni3Mo。當Ni的質(zhì)量分數(shù)超過10%時，還能提高馬氏體時效鋼的斷裂韌度。

Maraging鋼固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度為28~30HRC；時效處理后，由于各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時效硬化，硬度可以上升到50HRC。這類鋼在高強度、高韌性的條件下，仍具有良好的韌性和高的斷裂韌度。同時，這類鋼無冷作硬化，時效熱處理變形小，焊接性良好，表面還可以滲氮處理等。

Maraging類低碳馬氏體時效鋼主要用于制造高精度、超鏡面、型腔復雜、大截面、大批量生產(chǎn)的機械零件和塑料模具，但由于價格昂貴，使用受到限制。

 

 

Maraging馬氏體時效鋼的化學成分：

牌號

C

Mn

Si

P

S

Ni

Co

Mo

Ti

Al

Cr

Cu

Fe

250

≤0.03

≤0.10

≤0.10

≤0.010

≤0.010

17-19

7.0-8.5

4.6-5.2

0.30-0.50

0.05-0.15

≤0.50

≤0.50

余量

300

≤0.03

≤0.10

≤0.10

≤0.010

≤0.010

18-19

8.5-9.5

4.6-5.2

0.50-0.80

0.05-0.15

≤0.50

≤0.50

余量

350

≤0.03

≤0.10

≤0.10

≤0.010

≤0.010

18-19

11.5-12.5

4.6-5.2

1.3-1.6

0.05-0.15

≤0.50

≤0.50

余量

 

Maraging馬氏體時效鋼的熱處理：

固溶溫度為815~830℃，油冷或空冷(加熱時間，鹽浴爐1min/mm、空氣爐2~2.5min/mm)，硬度為28HRC。

Maraging250和Maraging300鋼的時效溫度為480℃，保溫時間3h，硬度為43HRC；保溫6h，硬度為52HRC。

Maraging350鋼的時效溫度為510℃，時效時間6h，硬度為57~60HRC。

 

Maraging馬氏體時效鋼的滲氮處理：

Maraging300鋼氣體滲氮工藝：

滲氮溫度為(455±10)℃，保溫時間為24~28h。