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馬氏體時效鋼:特性,加工和應用 X105CrMo17
發布者:隆繼集團(Longji Group)發布時間:2021-04-26 16:46

馬氏體時效鋼:特性,加工和應用X105CrMo17不銹鋼

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馬氏體時效鋼是超高強度鋼合金,這是一類特殊的低碳鋼,與大多數其他鋼相比,具有更高的強度和韌性,但延展性卻相似。
“馬氏體時效”是源自馬氏體和時效的術語,是指鋼的強化過程。

馬氏體時效鋼與其他合金鋼的不同之處在于,它不會因存在碳而硬化,而是會析出特殊選擇的其他金屬間化合物。不含碳和使用金屬間沉淀使馬氏體時效鋼在保持較高延展性的同時實現了高強度和韌性的組合[2]。馬氏體一詞源自馬氏體時效硬化過程,該過程在馬氏體基體中不存在碳的情況下發生[3]。馬氏體時效鋼以及工具和武器零件廣泛用于航空航天工業[4]。

在這里,您將了解:

  • 馬氏體時效鋼的成分和等級
  • 馬氏體時效鋼的性能
  • 馬氏體時效鋼的加工
  • 馬氏體時效鋼的應用

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馬氏體時效鋼的成分和等級

 

馬氏體時效鋼種根據其標稱屈服強度命名,單位為千磅每平方英寸(ksi)。商業上可買到的馬氏體時效鋼經設計可提供1,030至2,040 MPa(150至350 ksi)的比屈服強度。一些馬氏體時效鋼的屈服強度高達3,450 MPa(500 ksi)或更高[3]。

馬氏體時效鋼化學成通常含有較高的鎳,鈷和鉬。有趣的是,成分中的碳含量被認為是這些合金中的雜質,通常保持在小于0.03%的值。下表列出了一些最常見的馬氏體時效鋼合金等級。注意,鋼的名稱包括用括號括起來的屈服強度(單位為ksi)[3]。

表1.不同的馬氏體時效鋼等級及其成分。

年級

成分(%)(1)

有限公司

18鎳(200)

18歲

3.3

8.5

0.2

0.1

18鎳(250)

18歲

5.0

8.5

0.4

0.1

18鎳(300)

18歲

5.0

9.0

0.7

0.1

18鎳(350)

18歲

4.2 (2)

12.5

1.6

0.1

18Ni(鑄)

17

4.6

10.0

0.3

0.1

12-5-3(180)(3)

12

3.0

--

0.2

0.1

筆記:

(1)所有等級的最大含量為0.03%C

(2)一些制造商使用4.8%Mo和1.4%Ti的組合

(3)含有5%的Cr

 

開發的馬氏體時效鋼等級包括:

  • 不銹鋼牌號
  • 其他鑄造等級
  • 附加強度等級
  • 無鈷和低鈷等級
  • 重型鋼種的特殊牌號
  • 具有優異磁性能的牌號

馬氏體時效鋼的性能

 

馬氏體時效鋼的一些最有利的性能包括:

  • 屈服強度極限抗拉強度
  • 高韌性
  • 高延展性
  • 沖擊強度
  • 高疲勞強度
  • 可加工性
  • 抗裂紋擴展
  • 焊接性
  • 熱處理功能
  • 的熱膨脹系數

下表列出了標準18 Ni(18%鎳)馬氏體時效鋼的典型物理和熱性能值。

表2. 18 Ni馬氏體時效鋼的物理和熱性能

18 Ni馬氏體時效鋼

財產

 

價值

密度

在20°C時為8.2 g / cm 3

熱膨脹系數

在20°C下1.3x10 -5 / K

熔點

1425 -1505°C

比熱容

20°C時為440 J /(kg * K)

導熱系

20°C時20-25 W /(m * K)

 

表3.不同18種Ni馬氏體時效鋼的機械性能。

年級

抗拉強度

MPa(千卡)

屈服強度

MPa(千卡)

伸長 

2英寸或50毫米(%)

減少面積

(%)

熱處理(1)

18鎳(200)

1500(218)

1400(203)

10

60

一種

18鎳(250)

1800(260)

1700(274)

8

55

一種

18鎳(300)

2050(297)

2000(290)

7

40

一種

18鎳(350)

2450(355)

2400(348)

6

25

18Ni(鑄)

1750(255)

1650(240)

8

35

 

無鈷

200/250/300

1895(275)

1825(265)

11.5

58.5

C

(1)熱處理:

答:在815°C下1個小時,在480°C下3個小時,

B:在815°C下1個小時,在480°C下12個小時,

C:在815℃下1小時,在480℃下5小時。

 

馬氏體時效鋼的生產與加工

 

顧名思義(馬氏體+時效),馬氏體時效鋼生產的關鍵步驟是(或熱處理)。這涉及將鋼加熱到大約1560°F(850°C)的溫度,以形成完全的奧氏體相。這之后是緩慢冷卻,其允許形成馬氏體微結構。由這兩個相產生鐵素體和珠光體,并通過在水或油中驟冷而快速冷卻后形成馬氏體。這種軟的馬氏體組織是馬氏體時效鋼的高延展性和韌性的原因。淬火后的最后階段是通過熱時效進行強化,其中將馬氏體時效鋼加熱到895°F(480°C)至930°F(500°C)之間的溫度達幾個小時[4]。

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馬氏體時效鋼的應用

 

馬氏體時效鋼用于飛機和其他需要高強度重量比材料的工業應用中。下表列出了馬氏體時效鋼的一些最常見應用[1]。

表4.馬氏體時效鋼的不同應用領域。

生產工具

航空航天和飛機零件

鋁和鋅模具

鑄造和鍛造模具

硬質合金刀架

擠壓機沖頭,模具和容器

機床齒輪

分度盤

活塞桿

斯普林斯

短軸

降溫芯棒

錨軌

抓鉤

萬向節環樞軸

火箭發動機箱

稱重傳感器

月球車避震器

萬能彎曲

軍隊

其他

炮彈后座力彈簧

輕巧的便攜式軍事橋梁

火箭發動機箱

 

汽車賽車零件(桿,軸,齒輪)

鈾濃縮廠零件(轉子,豎井)

電纜插座

液壓膠管

泵葉輪和泵殼

拉伸試驗設備

超速離心機轉子

 

由于它們的性能和廣泛的應用范圍,包括在航空航天工業中的廣泛使用,最近已證明馬氏體時效鋼適用于通過3D打印制造零件[5]。

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有趣的事實

 

馬氏體時效鋼在1940年代由國際鎳公司(Inco)的西弗吉尼亞州的亨廷頓合金(Huntington Alloys)引入。但是,這些鋼合金在太空競賽期間首先經歷了1960年代的需求增加。這是由于需要用于航空航天車輛零件的具有特定性能的鋼。月球游覽模塊和月球漫游車[1]中的小零件使用馬氏體時效鋼。

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