Maraging300(C300)高强度高弹性马氏体时效钢

类似牌号:18Ni300, Maraging 300, C300,3J33,马氏体时效钢

Maraging是一系列镍含量在18%,通过添加钴来增强性能的马氏体时效钢。该系列的钢种具有优异的机械性能、加工性能和热处理性能。

Maraging300以无碳(或微碳)马氏体为基体的,时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同,它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。这使其具有一些独特的性能:高强韧性,低硬化指数,良好成形性,简单的热处理工艺,时效时几乎不变形,以及很好的焊接性能。因而马氏体时效钢已在需要此种特性的部门获得广泛的应用。

生产工艺:

主要生产工艺有冶炼、热加工、冷加工、焊接、热处理和表面处理。

冶炼:

一般采用真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔的双真空冶炼工艺。对于强度级别在1500MPa以下的钢种,可以采用非真空冶炼,或非真空冶炼加电渣重熔的工艺。但对高强度级别和用途重要的钢种,必须采用双真空冶炼工艺。在真空自耗重熔时,应严格控制电流和熔池温度,以免钢锭产生严重的枝状偏析。

热加工:

马氏体时效钢在高温下具有良好的热塑性,其热加工性与1Crl8Ni9Ti大体相同。对于钛、钼含量较高的钢种,钢锭凝固时容易发生这些元素的微观偏析,热加工后形成各向异性的带状显微结构。减轻或消除微观偏析的有效措施,是选择合适的钢锭尺寸和热加工时进行充分的高温均质化处理。为了防止由于Ti(C,N)等化合物沿奥氏体晶界析出引起的高温缓冷脆性,热加工后应尽量避免工件在1100~750C温度区间内缓冷或停留。为了获得细晶粒和较佳力学性能,终锻应在较低温度下(950~850C),以较大的变形量(大于25%)完成。

冷加工:

在固溶状态下冷加工性 好。拉拔、冷轧、弯曲、深冲等加工都容易进行。钢的加工硬化指数为0.02~0.03,与普通钢相比低一个数量级。因此,加工过程中无需软化退火即可进行90%以上变形量的冷加工。

焊接:

良好的焊接性是马氏体时效钢的优点之一。几乎所有的焊接工艺都能适用。焊丝成分与被焊钢成分基本相同,焊前不必预热,焊后不处理也不会产生裂纹,直接时效后,接头系数即可超过90%。

热处理:

热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。Maraging300经热加工后,在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于:溶解热加工后余留的沉淀物;使基体溶有充足的强化元素;并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用820~840℃,固溶时间为每25ram厚度1h,固溶后空冷,冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为480℃,强度级别高的钢种可采用510℃,时效时间为3~6h,时效后空冷。时效后在马氏体基体上,析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点,使材料强度成倍提高而韧性损失较小。

马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变,或马氏体形变,或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下,从而得到具有一定延性的,强度大于3500MPa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理,由于产生更多的位错,通常可使强度提高200MPa。固溶前的马氏体形变,能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。

表面处理

如果不进行表面处理,马氏体时效钢的耐磨性和疲劳强度并不比普通高强钢好。因此对于这种用途的零件,必须进行表面处理(气体渗氮、离子氮化或离子注入等)。离子氮化可使Maraging350钢滚动轴承的接触疲劳寿命提高1倍以上。

应用:马氏体时效钢已在包括火jian发动机壳体,导dan壳体,铀同位素离心分离机的高速转简,直升飞机起落架,高压容器,转轴,齿轮,轴承,高压传感器,紧固件,弹簧,以及铝合金挤压模和铸件模,精密模具,冷冲模等工模具等方面获得广泛的应用。

马氏体时效钢的特性及用途:

Maraging的代表钢号有022Ni18Co8Mo3TiA(Maraging200)、022Ni18Co8Mo5TiA(Maraging250)、022Ni18Co9Mo5TiA(Maraging300)和00Ni18Co13Mo4TiA(Maraging350)。

Maraging钢是典型的马氏体时效钢,钢中碳含量较低,对时效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo,杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大,对屈服强度较高的钢影响效果更明显。这就要求该类钢要经过真空冶炼,减少杂质、偏析和钢锭中的含气量,以保证钢具有较好的韧性和抗疲劳性能。

在Maraging钢中,碳对钢的强度影响很大,即使碳含量极少,也会使马氏体强度显著提高。但在把碳的质量分数增至0.03%以后,又会降低钢的屈服强度,所以Maraging马氏体时效钢中碳的质量分数不宜超过0.03%。

Maraging钢中的S是有害的。S以硫化物存在于钢内,并沿热轧方向分布,导致钢的各向异性,因此要求尽量降低钢的硫含量。

Maraging钢中加入大量的Ni,主要作用是保证固溶体淬火后能获得单一的马氏体,其次Ni对Mo的作用是形成时效强化相Ni3Mo。当Ni的质量分数超过10%时,还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。

Maraging钢固溶以后形成超低碳马氏体,硬度为28~30HRC;时效处理后,由于各种类型的金属间化合物的脱溶析出得到时效硬化,硬度可以上升到50HRC。这类钢在高强度、高韧性的条件下,仍具有良好的韧性和高的断裂韧度。同时,这类钢无冷作硬化,时效热处理变形小,焊接性良好,表面还可以渗氮处理等。

Maraging类低碳马氏体时效钢主要用于制造高精度、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的机械零件和塑料模具,但由于价格昂贵,使用受到限制。

Maraging马氏体时效钢的化学成分:

Maraging马氏体时效钢的热处理:

固溶温度为815~830℃,油冷或空冷(加热时间,盐浴炉1min/mm、空气炉2~2.5min/mm),硬度为28HRC。

Maraging250和Maraging300钢的时效温度为480℃,保温时间3h,硬度为43HRC;保温6h,硬度为52HRC。

Maraging350钢的时效温度为510℃,时效时间6h,硬度为57~60HRC。

Maraging马氏体时效钢的渗氮处理:

Maraging300钢气体渗氮工艺:

渗氮温度为(455±10)℃,保温时间为24~28h。