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T250馬氏體時效鋼的研制及應用
馬氏體時效鋼是利用淬火后的時效處理,使金屬間化合物在超低碳的高鎳馬氏體中彌散析出而強化的一類高合金超高強度鋼,由于其具有高強度、高斷裂韌性,熱處理工藝簡單,可焊性和冷、熱加工性能良好等優點,廣泛應用于航空、航天和精密模具領域。早期的馬氏體時效鋼多為含Co鋼,成本高,應用受到限制。T250馬氏體時效鋼是近二十余年來開發較為成功的一種新型馬氏體時效鋼,由于其成分中不含Co,因此成本較相應級別的含Co馬氏體時效鋼低,而力學性能相近,因而可以替代含Co馬氏體時效鋼。
美國是最早開始研制無Co馬氏體時效鋼的國家,20世紀80年代INCO公司與TeledyneVasco公司合作成功開發出T250馬氏體時效鋼,其成分中不含Co元素,增加了Ti含量,降低了Mo含量,而力學性能與相應級別的Co18Ni馬氏體時效鋼相近。該公司在T250基礎上,通過調整Ti含量,進一步開發了T200和T300馬氏體時效鋼。
T250馬氏體時效鋼中C、S、P、O、N和夾雜物含量對材料韌性影響較大,為了減少雜質的含量,T250馬氏體時效鋼冶煉時一般采用真空感應熔煉加真空電弧重熔的雙真空冶煉工藝。
研究表明,T250馬氏體時效鋼由于其高比強,高斷裂韌性,工藝性能好,在航空、航天、海洋、模具等高技術領域迅速得到了廣泛應用。美國已將該材料用于TOW、Stinger、AMRAAM等導彈的殼體、軍用輕型攻擊橋、壓鑄模、注塑模、風洞設備材料等。T250馬氏體時效鋼在國內已用于核工業、火箭發動機殼體、海洋工程、高精密模具等高精度承力零部件。
目前國內的T250馬氏體時效鋼與C250含Co馬氏體時效鋼相比,在加工工藝和材料性能穩定性方面還存在一定的差距,這也限制了T250馬氏體時效鋼在更廣范圍的應用。因此對該材料還需進一步研究,發展方向如下:
進一步改進熔煉工藝,降低鋼中氣體、夾雜物和有害元素含量。通過超純凈化控制和熱處理技術,改進材料組織結構的均勻性,提高材料韌性和塑性;
優化加工工藝,深入研究固溶、時效和塑性變形等工藝對材料強韌化的影響,以達到高強度、塑性和韌性的最佳配合;
開展對T250馬氏體時效鋼組織和性能的精細控制研究,降低不利因素對鋼性能影響;
對T250馬氏體時效鋼加工過程中的變形機理進行研究,控制制品在成形、熱處理等工藝過程的變形。