ni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，本文對它的應(yīng)用進(jìn)行簡樸的總結(jié)。要馬氏體時(shí)

2、效鋼自問世以來，以其高強(qiáng)度、高韌性和良好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Ti元素的添加量來進(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

3、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)的說法比較合理但至今仍無定論。盡管如此但對Ni3Mo、Fe2Mo、Ni3Ti等金屬間化合物沉淀強(qiáng)化仍是普遍的說法［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(E

4、SR)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說就可以采用VIM十VAR組合的真空雙重熔煉方法［1］。6/6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

5、低一位數(shù)。18Ni鋼冷加工度對機(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)行熱處理的簡單理由是它具有A=M可逆轉(zhuǎn)變。一般出

6、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?。?8Ni一170的收縮率僅為0.07%)所以在整個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

7、勻伸長率不大，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?？梢哉J(rèn)為馬氏體時(shí)效鋼具有緩解裂紋行核地點(diǎn)或裂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

8、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，