18ni馬氏體鋼的性能和應(yīng)用

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1、18Ni(300)馬氏體時(shí)效鋼的特點(diǎn)及應(yīng)用··admin引用·摘要:從18Ni馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分對(duì)該材料的的物理特點(diǎn)、、抗拉強(qiáng)度、拉伸性能、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性、焊接性、磁滯特性、時(shí)效機(jī)理、時(shí)效組織以及力學(xué)性能的性能進(jìn)行的分析。同時(shí)18Ni馬氏體時(shí)效鋼具有優(yōu)...··從18Ni馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分對(duì)該材料的的物理特點(diǎn)、、抗拉強(qiáng)度、拉伸性能、斷裂韌性、疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性、焊接性、磁滯特性、時(shí)效機(jī)理、時(shí)效組織以及力學(xué)性能的性能進(jìn)行的分析。同時(shí)18Ni馬氏體時(shí)效鋼具有優(yōu)良的特性，用途很廣，本文對(duì)它的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)樸的總結(jié)。要馬氏體時(shí)效鋼自問(wèn)世以來(lái)，以其高強(qiáng)度、高韌性和良好

2、的工藝性能在航天航空等領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用，與AISI4340高強(qiáng)鋼和17-7PH不銹鋼相比，它具有更高的強(qiáng)度和優(yōu)良的韌性，制造加工容易，焊接性能優(yōu)良等諸多的長(zhǎng)處勝于其他超高強(qiáng)鋼。在當(dāng)今開發(fā)的所有材料中，它是強(qiáng)韌性最高的鋼種。1.成分和組織18Ni馬氏體時(shí)效鋼的化學(xué)成分是在Fe—18Ni合金中添加Co、Mo、Ti、Al等元素一種鋼，如表1。屈服強(qiáng)度主要是通過(guò)Ti元素的添加量來(lái)進(jìn)行調(diào)整。在18Ni馬氏體時(shí)效鋼中C、Si、Mn等元素被視為雜質(zhì)元素P、S含量同樣也極低故鋼的純度很高。18Ni馬氏體時(shí)效鋼不僅有優(yōu)良的機(jī)械性能而且淬火性能好在固溶處理（820℃）空冷后其組織為超低

3、碳Ni高主的單相馬氏體將它再進(jìn)行時(shí)效處理(490-510℃空冷)后在馬氏體區(qū)域的金屬間化合物沉淀析出、細(xì)化、彌散使鋼得以強(qiáng)化材料的強(qiáng)度、塑性及韌性匹配優(yōu)良。關(guān)于時(shí)效處理過(guò)程組織變化的研究頗多有人認(rèn)為是沉淀物細(xì)化(-100A)的說(shuō)法比較合理但至今仍無(wú)定論。盡管如此但對(duì)Ni3Mo、Fe2Mo、Ni3Ti等金屬間化合物沉淀強(qiáng)化仍是普遍的說(shuō)法［1］。2.組織和機(jī)械性能2.1制造方法：馬氏體時(shí)效鋼的熔煉方法有真空感應(yīng)熔煉（VIM）真空電弧重熔(VAR)以及電渣重熔(ESR)一次或兩次組合的方法。各種熔煉方法與斷裂韌性(KIC)的關(guān)系如圖1所示。從圖中可以清楚地看到采用真空雙重熔煉可使鋼

4、的韌性得到大幅度的改善而且還能抑制在熔煉時(shí)混入的各種雜質(zhì)元素和非金屬雜質(zhì)的殘存量。因此對(duì)于象飛機(jī)那樣要求零部件具有高強(qiáng)度、高韌性和高可靠性的材料來(lái)說(shuō)就可以采用VIM十VAR組合的真空雙重熔煉方法［1］。馬氏體時(shí)效鋼輕易進(jìn)行熱加工其加工性同SUS304鋼冷加工性也非常優(yōu)良進(jìn)行拉撥加工、冷軋、彎曲和深拉伸等都非常容易。在冷加工過(guò)程中90%以上可安排軟化退火。加工硬化指數(shù)同一般鋼材相比僅為0.02-0.03約比一般鋼材低一位數(shù)。18Ni鋼冷加工度對(duì)機(jī)械性能的影響如圖2所示。隨著冷加工度的提高強(qiáng)度也隨之增加伸長(zhǎng)率卻因冷加工而稍有降低韌性也有所卞降。因此馬氏體時(shí)效鋼以冷加工作為強(qiáng)化手段

5、需要靈活有效地應(yīng)用才能使材料達(dá)到超高強(qiáng)與高塑韌性相匹配的要求［1］。18Ni鋼Ni的含量較高固溶處理時(shí)在奧氏體化后于通常的冷卻速度空氣或水下奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、(18NiMs=290℃)一般情況下馬氏體轉(zhuǎn)變不會(huì)受(ma3shi4ti3zhuan3bian4bu4hui4shou4)到冷卻速度的影響。18Ni馬氏體時(shí)效鋼所以能進(jìn)行熱處理的簡(jiǎn)單理由是它具有A=M可逆轉(zhuǎn)變。一般出售馬氏體時(shí)效鋼都已經(jīng)進(jìn)行固溶處理。用戶一般都是進(jìn)行機(jī)械加工后再施以時(shí)效處理。因它在時(shí)效處理中尺寸變化非常小（18Ni一170的收縮率僅為0.07%)所以在整個(gè)加工工藝流程中可省去精加工這是馬氏體時(shí)效鋼的最大

6、優(yōu)點(diǎn)。2.2物理性能：2.3抗拉強(qiáng)度：18Ni馬氏體時(shí)效鋼的抗拉強(qiáng)度。雖然在固溶處理后硬度(HRC)為27--34，抗拉強(qiáng)度高達(dá)960--1120MN/m2，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率也相稱高，易進(jìn)行冷加工，但同時(shí)出現(xiàn)韌性差、切削性能不好等若干問(wèn)題。在時(shí)效處理后其屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度相差很小，大體為50--100MN/m2，由于加工硬化率小，均勻伸長(zhǎng)率不大，但Ψ值仍然很大，故其延伸性仍很好，還能夠得到很大的斷面收縮率。表4為應(yīng)力集中系數(shù)為3.5時(shí)18Ni個(gè)鋼的缺漏強(qiáng)度。由表可以知道，18Ni馬氏體時(shí)效鋼的缺口敏感性非常小，具有很高的缺口強(qiáng)度。可以認(rèn)為馬氏體時(shí)效鋼具有緩解裂紋行核地點(diǎn)或裂

7、紋形成后裂紋尖端應(yīng)力集中的很高能力［1］。2.4拉伸性能的影響：固溶處理溫度對(duì)固溶態(tài)18Ni馬氏體時(shí)效性能的影響如圖4所示，由圖可見，在固溶狀態(tài)下，18Ni馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)度隨固溶態(tài)狀態(tài)下，18Ni馬氏體時(shí)效鋼的強(qiáng)度隨固(mashitishixiaogangdeqiangdusuigu)溶溫度的升高變化較小，同時(shí)，延伸率δ和面縮率φ也并未隨著固溶溫度的升高而減小，即分別保持在16%和70%以上。試樣經(jīng)1083K固溶處理后平均晶粒尺寸為5.2μm，強(qiáng)度保持較高值［2］。當(dāng)試樣經(jīng)α/γ循環(huán)相變處理后，晶粒進(jìn)