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15Ni馬氏體時效工具鋼超高強度鋼模具鋼化學成分
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2013-08-05
馬氏體時效鋼是以無碳（或微碳）馬氏體為基體的，時效時能產生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。馬氏體時效鋼自問世以來，以其高強度、高韌性和良好的工藝性能在航天航空等領域得到了廣泛的研究和應用，目前18Ni馬氏體時效鋼具有優良的特性，用途很廣，德國也研究出了12Ni馬氏體時效鋼主要用作熱作，日本研究了15Ni馬氏體時效鋼。國內用戶使用進口的日本大同15Ni馬氏體時效工具鋼用于壓鑄、擠壓模具，效果很好。
為了研究15Ni馬氏體時效工具鋼成分、組織、性能等，開展了初步研究。在73mm×33mm的試驗料上取20mm×30mm化學成分試片，15mm×15mm的組織、性能試樣4塊，進行以下檢驗：通過光譜及化學方法分析了樣品的化學成分。通過光學顯微鏡研究了樣品在原始狀態下的顯微組織，并按ASTM?E45標準檢驗了試樣在原始態下的顯微純潔度。經816℃×2h油冷的固溶處理后進行顯微組織檢驗。經816℃×2h油冷的固溶處理后，進行480℃×2h油冷時效處理。時效處理后進行樣品的硬度（HRC、HV）測定和顯微組織檢驗。
表1???15Ni樣品的化學成分/%
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元素
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Ni
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Mo
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V
|
Cr
|
|
數值
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0.004
|
0.08
|
0.02
|
0.007
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0.003
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14.75
|
4.82
|
0.02
|
-
|
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元素
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Co
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Al
|
Ti
|
W
|
B
|
Zr
|
Ce
|
N
|
|
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數值
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10.31
|
0.02
|
0.06
|
0.04
|
0.0014
|
0.009
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0.0001
|
0.0020
|
化學成分的檢驗結果如表1所示。從表1中可以看出15Ni屬于典型馬氏體時效鋼，僅含有0.004%的碳。該馬氏體時效工具鋼，通過添加Mo，一方面是在時效時通過Ni3Mo的析出提高硬度，另一方面是把奧氏體的逆轉變向更高的溫度推移，從而使該鋼得以在更高的溫度下應用。Mo對提高高溫下的使用強度也起著顯著的作用。Co對馬氏體時效鋼的As、Af點幾乎沒有影響，但是每1%的Co使Ms點上升4℃。Co可促進Mo強化相的析出，Mo與Co配合才可充分發揮其強化作用。Ni對馬氏體時效鋼的基體無直接強化作用，Ni可以擴大奧氏體區，從而保證在固溶后的冷卻中都生成板條馬氏體，提高基體韌性和強度。
從15Ni在原始狀態下的顯微純潔度照片可以看到只存在少量分散的點狀夾雜物，還有一些呈球狀的點狀夾雜物聚集在一起呈環形，對提高模具鋼鏡面加工性十分有利。樣品夾雜物含量也非常低，沒有發現存在A類硫化物及C類硅酸鹽夾雜物。從15Ni在原始狀態、固溶狀態和時效狀態下的顯微金相組織照片看到了板條狀馬氏體和彌散的強化相。
表2??不同熱處理狀態下的HRC、HV
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熱處理狀態
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洛氏硬度（HRC）
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維氏硬度（HV）
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||
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1
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2
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3
|
||
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原始態
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29
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30.5
|
30.5
|
326
|
|
固溶態
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27.5
|
27.5
|
27
|
314
|
|
固溶時效態
|
41.5
|
41
|
41.5
|
425
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????15Ni在原始態、固溶態、固溶時效態下測得的洛氏硬度及維氏硬度如表2所示。從表2中可以看出通過熱處理，固溶時效強化比固溶態的硬度高出了約35%，15Ni馬氏體時效工具鋼的硬度能夠達到41.5HRC，對于塑料模具和熱作模具還是足夠高的，綜合性能方面應該更強調的是高韌性。
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