F141马氏体时效钢

F141马氏体时效钢

F141不锈钢18Ni马氏体时效钢的特性及用途：

18Ni钢的代表钢号有022Ni18Co8Mo3TiA[18Ni(200)]、022Ni18Co8Mo5TiA[18Ni（250）]、022Ni18Co9Mo5TiA[18Ni(300)]和00Ni18Co13Mo4TiA[18Ni(350)]钢。

18Ni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F141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18Ni马氏体时

效钢中碳的质量分数不宜超过0.03%。

F141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。

F141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。

F141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。

F141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。

F141马氏体时效钢的化学成分：

F141钢化学成分见表1。

表1  18Ni钢的化学成分(质量分数，%)

钢号 C≤ Ni Co Mo Si≤ Mn≤ Ti Al P≤ S≤

18Ni(200) 0.03 18.00 8.50 3.30 0.12 0.12 0.20 0.10 0.01 0.01

18Ni（250） 0.03 17.50~18.50 7.00~8.00 4.25~5.25 0.12 0.10 0.30~0.50 0.05~0.15 0.01 0.01

18Ni(300) 0.03 18.00~19.00 8.50~9.50 4.60~5.20 0.12 0.10 0.50~0.80 0.05~0.15 0.01 0.01

18Ni(350) 0.03 17.00~19.00 11.00~12.75 4.00~5.00 0.10 0.10 1.20~1.45 0.05~0.15 0.01 0.01

F141马氏体时效钢的临界点：

F141钢的临界点温度见表2，其他钢号可参考。

表2  18Ni钢临界点温度

临界点/℃ Ac1 Ac3 Ms Mf

温度(近似值)/℃ 540~610 740~750 154~210 90~100

18Ni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。

18Ni马氏体时效钢的时效温度：

18Ni（250）、18Ni(300)钢的时效温度为480℃，保温时间3h，硬度为43HRC；保温6h，硬度为52HRC。

18Ni(350)钢的时效温度为510℃，时效时间6h，硬度为57~60HRC。

F141马氏体时效钢的渗氮处理：

18Ni(300)钢气体渗氮工艺：

渗氮温度为(455±10)℃，保温时间为24~28h。

F141马氏体时效钢的力学性能：

F141类钢的力学性能见表3。

表3  18Ni类钢的力学性能

钢号 固溶温度/℃ 时效温度/℃ 时效后硬度HRC σb/MPa σs/MPa δ(%)  ψ(%)

18Ni（250） 815~830 480±5 50~52 1850 1800 10~12 48~58

18Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60

18Ni(350) 815~830 510±5 57~60 2490 - - -