馬氏體時(shí)效鋼是指以無(wú)碳或微碳的鐵鎳馬氏體為基體,時(shí)效時(shí)能產(chǎn)生金屬間化合物以進(jìn)行沉淀硬化的超高強(qiáng)度鋼。
分類
馬氏體不銹鋼的含鉻量一般在12%～18%范圍內(nèi)，當(dāng)鉻超過(guò)15%時(shí)，常需加入一定量的鎳或適當(dāng)提高含碳量以平衡組織。
這類鋼加熱到高溫時(shí)組織為奧氏體，冷卻到室溫時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)?a href="/hebeideji/6940610798067733448.html">馬氏體，故可以熱處理強(qiáng)化。一般是在淬火-回火（調(diào)質(zhì)）狀態(tài)下使用。
普通Cr13鋼
如1Cr13、2Cr13、3Cr13 和4Cr13 等為最常用鋼種。這類鋼經(jīng)高溫加熱后空冷即可淬硬，淬火后的強(qiáng)度、硬度隨含碳量增加而提高，但耐蝕性及塑、韌性卻隨之降低。前兩種鋼主要用于在中溫腐蝕介質(zhì)中工作并要求中等強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件，后兩種鋼主要用于要求高強(qiáng)度、高耐磨性及具有一定耐蝕性要求的零件。
熱強(qiáng)馬氏體鋼
是以Cr12 為基經(jīng)過(guò)復(fù)雜合金化的馬氏體鋼，如2Cr12WMoV、2Cr12MoV、2Cr12Ni3MoV 等。同樣，高溫加熱后空冷也可淬硬。這類鋼不僅中溫瞬時(shí)強(qiáng)度高，而且中溫持久性能及蠕變性能也相當(dāng)優(yōu)越，耐應(yīng)力腐蝕及冷熱疲勞性能良好。很適于制作在500～600℃以下及濕熱條件下工作的承力件、復(fù)雜的模鍛件及焊接件。這類鋼在添加Mo、W、V 的同時(shí)，常再將碳提高一些，因此其淬硬傾向更大，一般均經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
超低碳復(fù)相馬氏體鋼
這是含碳量降到0.05%以下，并添加鎳（w（Ni）=4%～7%），此外還可加入少量Mo、Ti或Si等。經(jīng)淬火及超微細(xì)復(fù)相組織回火處理，可獲得高強(qiáng)度和高韌性。也可在淬火狀態(tài)下使用，因低碳馬氏體組織并無(wú)硬脆性。這類鋼適用于筒體、壓力容器及低溫制件等。
馬氏體
大致可分為兩類，一類是簡(jiǎn)單Cr13 型的2Cr13 等；另一類是以Cr12 型為基的多元合氏體鋼，如1Cr13、金強(qiáng)化的馬氏體鋼，如Cr12Ni2W2MoV、Cr12WMoNiB 等。前者一般用于耐腐蝕和要求一定強(qiáng)度的零部件，如汽輪機(jī)葉片等; 后者主要用作熱強(qiáng)鋼，如火電廠的主蒸汽管道等。兩者的共同特點(diǎn)是高溫加熱后空冷具有很大的淬硬傾向，一般經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后才能充分發(fā)揮這類鋼的性能特點(diǎn)。
研究背景
馬氏體鋼非常適用于航空航天，汽車和國(guó)防工業(yè)等需要制造高強(qiáng)度、輕質(zhì)零件而又不增加成本的應(yīng)用。但是，對(duì)于這些和其他應(yīng)用，必須將金屬構(gòu)建為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，同時(shí)將強(qiáng)度和耐用性損失降至最低。
研究過(guò)程
得克薩斯州A＆M大學(xué)的研究人員與空軍研究實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家合作，現(xiàn)已探索出工藝，可以將馬氏體鋼3D打印到幾乎任何形狀的非常堅(jiān)固、無(wú)缺陷的零件。
一種低合金馬氏體鋼，AF9628，由于形成了ε-碳化物相，其強(qiáng)度大于1.5 GPa，拉伸延展性超過(guò)10％。使用研究選擇性激光熔化（SLM）對(duì)這種新型鋼的組織和力學(xué)性能的影響。
研究成果
由得克薩斯州農(nóng)工大學(xué)工程學(xué)院與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家合作研究的3D打印高強(qiáng)度無(wú)缺陷馬氏體鋼技術(shù)取得突破，打印后的樣品顯示出高達(dá)1.4 GPa的拉伸強(qiáng)度，這是迄今為止任何3D打印合金中報(bào)道的最高強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率高達(dá)11％。在保持全密度的同時(shí)，在工藝參數(shù)選擇方面表現(xiàn)出的靈活性也為局部微結(jié)構(gòu)改進(jìn)和參數(shù)優(yōu)化提供了可能性，以改善打印零件的機(jī)械性能。
研究意義
盡管最初開發(fā)的工藝是針對(duì)馬氏體鋼的，但得克薩斯州A＆M的研究人員表示，他們已將技術(shù)變得足夠通用，因此同一3D打印管道也可以用于由其他金屬和合金建造復(fù)雜的物體。這項(xiàng)研究的其他貢獻(xiàn)者包括材料科學(xué)與工程系的Austin Whitt和RaymundoArróyave；工業(yè)和系統(tǒng)工程系的 David Shoukr，Bing Zhang和Alaa Elwany ；以及佛羅里達(dá)空軍研究實(shí)驗(yàn)室的Sean Gibbons和Philip Flater。這項(xiàng)研究由陸軍研究辦公室和空軍研究實(shí)驗(yàn)室資助。
未來(lái)可能會(huì)在航空航天、汽車和國(guó)防工業(yè)中得到應(yīng)用。
一種用于確定無(wú)孔零件制造過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化工藝。
參考資料 >
3D打印高強(qiáng)度無(wú)缺陷馬氏體鋼技術(shù)取得突破，達(dá)1.4GPa拉伸強(qiáng)度.今日頭條.2024-10-08
馬氏體的顯微組織形態(tài).微信公眾平臺(tái).2024-10-08
超高碳馬氏體不銹鋼 讓老鋼企實(shí)現(xiàn)“華麗轉(zhuǎn)身”.中國(guó)經(jīng)濟(jì)網(wǎng).2024-10-08
鋼中的馬氏體、貝氏體與珠光體組織傻傻分不清？.個(gè)人圖書館.2024-10-08