马氏体时效钢的特性与应用3j33

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1、马氏体时效钢的特性与应用18%Ni马氏体时效钢属于铁基介金，具行极髙的强度同时而又不失好的延展性。铁的基体与以高含量镍为主进行合金化，获得非常特殊的热处理材料。同时也加入M它合金元素如钔、铝、锏和钛，这些元素形成金屈M析出物。钴也添加到合金巾去，加入量敁多达到12%,用丁加速析出反应并保证获得人量、均匀的析出物。马氏体时效钢本质上说足不含碳的，这足区别该钢与大多数其他类型钢种最明兄的特征。马氏体时效钢性能特点为：——室温下具行超高强度—简单热处理，保证最小的热处理变形—与处于M—强度水平的淬火钢相比具有优界的疲劳韧性——低碳

2、含ft，从而消除脱碳问题——截M尺、r是硬化过程屮一个甫要的影响因素——易于加工—好的焊接性能—具有商强度与商韧性——易切削加工，低的加工变形fi——热处理过程屮收缩均匀稳定易渗械—具冇好的抗腐蚀与裂纹扩展能力——抛光光洁度髙这些特性说明马氏体时效钢能被川作轴，长而细的渗碳或渗氮部件以及冲缶疲劳环境下工作的零件，如打印头或离合器等。马氏体时效钢的回火处理回火作为一种热处理工艺从屮川:纪吋代就开始应用，用于淬火马氏体合金的处现。而g前回火工艺仅用于对钢进行处理，因为钢占所有马氏体硬化合金中的绝人多数。马氏体时效钢是不含碳的Fc

3、-Ni合金，并添加了钴、钼、钛与其它一些元素。典型的钢种如铁基中含17%〜19%Ni,7%〜9%Co,4.5%〜5%Mo和0.6%〜0.9%Ti。这类合金经浮火成马氏体,然后在480〜500°C回火、在回火过程屮，山于合金元素在马氏体屮过饱和，从而从马氏体屮沉淀析出形成金属间析出物，导致强的沉淀强化效果。根裾铝、铜以及M:它非铁合佥的沉淀强化类推，可将该工艺过程称作时效处理。并且由于敁初的组织为马氏体，因此该类钢被称作马氏体时效钢。商业化马氏体时效钢在最大的硬化处理阶段，组织中可含宥部分中间过渡亚温相Ni3Mo与Ni3Ti的

4、共生析出物。Ni3Ti相类似于碳钢屮的六边形e-碳化物。在马氏体时效钢屮，这些屮问过渡金属间析fli物颗粒由于在位错处析出，W而分布极其弥散，这一组织特点具有特别的实际应川价値。马氏体时效钢的组织具冇髙密度位错，在板条（非莩生）马氏体屮，位错密度达到1011〜1012/cm2数量级，也就足与强应变硬化金诚处丁•同一范围。在这分而，马氏体吋效钢（硬化态）的亚结构明.显不同于铝、铜和其它合金，它们在淬火时不会出现多态性变化。假设马氏体时效钢迕冋火过程屮，屮间相的析出是山于合金元素的股f在位错线上的偏聚，则在位错上形成的产物可以作

5、为合金元素在过饱和马氏体屮的富集分层。马氏体时效钢在马氏体转变过程屮形成的位错结构，在随后的加热过程屮保持非常稳定，实际上在回火温度范围内（480-500*0未发生变化。在整个的

6、£］火过程中，出现如此商密度的位错，很可能在很人程度上是由于弥敗分布的析出物钉扎住位错。在高温（550°Ctt至更高）条件下，长的冋火时间讨能会导致析出物粗化，并增大颗粒间距，而位错密度同时也在下降。在长的保温时间＞‘，就不出现半共生.的中间过渡金属间析出物，取而代之的是稳定相如Fe2Ni或Fe2Mo形成的粗人井虫析:屮:物。将冋火温度捉卨到超过5

7、00°C,巧氏体时效钢讨能会发生马氏体向奥氏体分解转变，于足夼奥氏体形成的过程屮出现金属间化介物的溶解、马氏体时效钢的性能特征和所冇析出强化合金一样，马氏体吋效钢的力学性能与回火温度冇关，即强度增加到峰值后，发1•:软化过程。根据吋效的概念类推，在回火过程中，硬化与软化回火过程可能独立进行。硬化效应足由在位错处形成偏聚而引起的，而中W过渡相如Ni3Mo与Ni3Ti形成的部分共生析出物对硬化效应影响扱大、软化效应首先是由于弥散分介的析!I!物粗化，颗粒间距增大，其次是马氏体发生逆向转变，金属间化学物溶解在奧氏体屮、在I叫火过程

8、屮马氏体时效钢的抗拉强度人约提商80%,而屈服极限却提髙约140%,就是说，强度增加的相对位比典型的实效硬化合金如铍青铜或铝合金G1915耍低，们马氏体吋效钢在［nJ火过程中，抗拉强度与屈服强没绝对增加位足所宥析出硬化合金中最大的。这主要足由于马氏体时效钢在初始状态下（硬化态）就具有非常高的强度（Rm=1100MPa）。马氏体时效钢在480〜500°C回火1〜3h后具行高的强度，可能的原因是，在强度高的基体中形成卨度弥散分布的半井生颗粒，它们的尺、与间距为103nm数量级，这些金屈间析出物也具冇髙的强度。因此，马氏体吋效钢具

9、有相当商的抗拉强度（Rm=1800〜2000MPa）。与马氏体硬化碳钢相比，在相同的强度水平下，不禽碳的马氏体时效钢具吩明兄的抗脆性断裂能力，这处该钢种®突出的优点。办:冋火后达到S大强度后，槊性指标与冲击韧性尽管苻稍微的降低，但仍然保持在相当髙的水平。不含碳的基体具备高的帮性以及基体屮高