馬氏體時(shí)效鋼的特性與應(yīng)用3j33

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1、馬氏體時(shí)效鋼的特性與應(yīng)用18%Ni馬氏體時(shí)效鋼屬于鐵基介金，具行極髙的強(qiáng)度同時(shí)而又不失好的延展性。鐵的基體與以高含量鎳為主進(jìn)行合金化，獲得非常特殊的熱處理材料。同時(shí)也加入M它合金元素如鍆、鋁、锏和鈦，這些元素形成金屈M析出物。鈷也添加到合金巾去，加入量敁多達(dá)到12%,用丁加速析出反應(yīng)并保證獲得人量、均勻的析出物。馬氏體時(shí)效鋼本質(zhì)上說(shuō)足不含碳的，這足區(qū)別該鋼與大多數(shù)其他類型鋼種最明兄的特征。馬氏體時(shí)效鋼性能特點(diǎn)為：——室溫下具行超高強(qiáng)度—簡(jiǎn)單熱處理，保證最小的熱處理變形—與處于M—強(qiáng)度水平的淬火鋼相比具有優(yōu)界的疲勞韌性——低碳

2、含ft，從而消除脫碳問(wèn)題——截M尺、r是硬化過(guò)程屮一個(gè)甫要的影響因素——易于加工—好的焊接性能—具有商強(qiáng)度與商韌性——易切削加工，低的加工變形fi——熱處理過(guò)程屮收縮均勻穩(wěn)定易滲械—具冇好的抗腐蝕與裂紋擴(kuò)展能力——拋光光潔度髙這些特性說(shuō)明馬氏體時(shí)效鋼能被川作軸，長(zhǎng)而細(xì)的滲碳或滲氮部件以及沖缶疲勞環(huán)境下工作的零件，如打印頭或離合器等。馬氏體時(shí)效鋼的回火處理回火作為一種熱處理工藝從屮川:紀(jì)吋代就開始應(yīng)用，用于淬火馬氏體合金的處現(xiàn)。而g前回火工藝僅用于對(duì)鋼進(jìn)行處理，因?yàn)殇撜妓旭R氏體硬化合金中的絕人多數(shù)。馬氏體時(shí)效鋼是不含碳的Fc

3、-Ni合金，并添加了鈷、鉬、鈦與其它一些元素。典型的鋼種如鐵基中含17%?19%Ni,7%?9%Co,4.5%?5%Mo和0.6%?0.9%Ti。這類合金經(jīng)浮火成馬氏體,然后在480?500°C回火、在回火過(guò)程屮，山于合金元素在馬氏體屮過(guò)飽和，從而從馬氏體屮沉淀析出形成金屬間析出物，導(dǎo)致強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化效果。根裾鋁、銅以及M:它非鐵合僉的沉淀強(qiáng)化類推，可將該工藝過(guò)程稱作時(shí)效處理。并且由于敁初的組織為馬氏體，因此該類鋼被稱作馬氏體時(shí)效鋼。商業(yè)化馬氏體時(shí)效鋼在最大的硬化處理階段，組織中可含宥部分中間過(guò)渡亞溫相Ni3Mo與Ni3Ti的

4、共生析出物。Ni3Ti相類似于碳鋼屮的六邊形e-碳化物。在馬氏體時(shí)效鋼屮，這些屮問(wèn)過(guò)渡金屬間析fli物顆粒由于在位錯(cuò)處析出，W而分布極其彌散，這一組織特點(diǎn)具有特別的實(shí)際應(yīng)川價(jià)値。馬氏體時(shí)效鋼的組織具冇髙密度位錯(cuò)，在板條（非莩生）馬氏體屮，位錯(cuò)密度達(dá)到1011?1012/cm2數(shù)量級(jí)，也就足與強(qiáng)應(yīng)變硬化金誠(chéng)處丁?同一范圍。在這分而，馬氏體吋效鋼（硬化態(tài)）的亞結(jié)構(gòu)明.顯不同于鋁、銅和其它合金，它們?cè)诖慊饡r(shí)不會(huì)出現(xiàn)多態(tài)性變化。假設(shè)馬氏體時(shí)效鋼迕冋火過(guò)程屮，屮間相的析出是山于合金元素的股f在位錯(cuò)線上的偏聚，則在位錯(cuò)上形成的產(chǎn)物可以作

5、為合金元素在過(guò)飽和馬氏體屮的富集分層。馬氏體時(shí)效鋼在馬氏體轉(zhuǎn)變過(guò)程屮形成的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，在隨后的加熱過(guò)程屮保持非常穩(wěn)定，實(shí)際上在回火溫度范圍內(nèi)（480-500*0未發(fā)生變化。在整個(gè)的

6、￡］火過(guò)程中，出現(xiàn)如此商密度的位錯(cuò)，很可能在很人程度上是由于彌敗分布的析出物釘扎住位錯(cuò)。在高溫（550°Ctt至更高）條件下，長(zhǎng)的冋火時(shí)間討能會(huì)導(dǎo)致析出物粗化，并增大顆粒間距，而位錯(cuò)密度同時(shí)也在下降。在長(zhǎng)的保溫時(shí)間＞‘，就不出現(xiàn)半共生.的中間過(guò)渡金屬間析出物，取而代之的是穩(wěn)定相如Fe2Ni或Fe2Mo形成的粗人井蟲析:屮:物。將冋火溫度捉卨到超過(guò)5

7、00°C,巧氏體時(shí)效鋼討能會(huì)發(fā)生馬氏體向奧氏體分解轉(zhuǎn)變，于足夼奧氏體形成的過(guò)程屮出現(xiàn)金屬間化介物的溶解、馬氏體時(shí)效鋼的性能特征和所冇析出強(qiáng)化合金一樣，馬氏體吋效鋼的力學(xué)性能與回火溫度冇關(guān)，即強(qiáng)度增加到峰值后，發(fā)1?:軟化過(guò)程。根據(jù)吋效的概念類推，在回火過(guò)程中，硬化與軟化回火過(guò)程可能獨(dú)立進(jìn)行。硬化效應(yīng)足由在位錯(cuò)處形成偏聚而引起的，而中W過(guò)渡相如Ni3Mo與Ni3Ti形成的部分共生析出物對(duì)硬化效應(yīng)影響扱大、軟化效應(yīng)首先是由于彌散分介的析!I!物粗化，顆粒間距增大，其次是馬氏體發(fā)生逆向轉(zhuǎn)變，金屬間化學(xué)物溶解在奧氏體屮、在I叫火過(guò)程

8、屮馬氏體時(shí)效鋼的抗拉強(qiáng)度人約提商80%,而屈服極限卻提髙約140%,就是說(shuō)，強(qiáng)度增加的相對(duì)位比典型的實(shí)效硬化合金如鈹青銅或鋁合金G1915耍低，們馬氏體吋效鋼在［nJ火過(guò)程中，抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)沒(méi)絕對(duì)增加位足所宥析出硬化合金中最大的。這主要足由于馬氏體時(shí)效鋼在初始狀態(tài)下（硬化態(tài)）就具有非常高的強(qiáng)度（Rm=1100MPa）。馬氏體時(shí)效鋼在480?500°C回火1?3h后具行高的強(qiáng)度，可能的原因是，在強(qiáng)度高的基體中形成卨度彌散分布的半井生顆粒，它們的尺、與間距為103nm數(shù)量級(jí)，這些金屈間析出物也具冇髙的強(qiáng)度。因此，馬氏體吋效鋼具

9、有相當(dāng)商的抗拉強(qiáng)度（Rm=1800?2000MPa）。與馬氏體硬化碳鋼相比，在相同的強(qiáng)度水平下，不禽碳的馬氏體時(shí)效鋼具吩明兄的抗脆性斷裂能力，這處該鋼種?突出的優(yōu)點(diǎn)。辦:冋火后達(dá)到S大強(qiáng)度后，槊性指標(biāo)與沖擊韌性盡管苻稍微的降低，但仍然保持在相當(dāng)髙的水平。不含碳的基體具備高的幫性以及基體屮高