F141馬氏體時效鋼 00Ni18Co8Mo5TiAl時效硬化型塑料模具鋼
F141馬氏體時效鋼中加入C元素的成分應控制在0.03%以內(nèi)，C元素與Mo、Ti元素形成穩(wěn)定的碳化物在晶界析出，使韌性和缺口強度降低，并減少Mo、Ti元素有效含量，使強化效應減少。若C元素固溶于馬氏體中，就會釘扎位錯，降低馬氏體的韌性。少量的Si、Mn元素雖有強化作用，但對韌性有害。
F141鋼中加入Ni元素主要是保證鋼以任何冷卻度冷卻都能得到馬氏體組織。它是一種幾乎不含碳的立方晶格的Fe-Ni馬氏體，這種馬氏體含有相當高的位錯密度和某些因含Ni而出現(xiàn)的細小孿晶。鋼中加入Mo、Ti、Al元素主要是形成Ni元素的金屬間化合物（Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）和Fe元素與Mo元素的金屬化合物（Fe2Mo），在時效時從基體中析出。加入Co元素的主要作用是減少含Mo元素強化相的溶解度，促使更多強化相在時效時析出，使沉淀強化效應進一步加強。另外Mo元素還可降低鋼的回火脆性。
F141鋼經(jīng)固處理后形成馬氏體，硬度為28~30HRC。時效以后，因各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時效強化，硬度回升到50HRC。
F141鋼在高強度、高韌性的條件下，仍有良好的塑性與斷裂韌性。此外，F(xiàn)141鋼無冷作硬化現(xiàn)象，時效熱處理變形小，焊接性能良好，表面進行氮化處理。F141鋼主要常用來制造高精度、超鏡碳、型腔復雜、大截面、大批量產(chǎn)生的塑料模具，但因價格昂貴，使用受到限制。
18Ni鋼主要有：
1）00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni(250級)]
2）00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni(300級)]]
3）00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni(350級)]
18Ni(250級)、18Ni(300級)、18Ni(350級)鋼是典型的馬氏體時效鋼，是一種時效硬化型塑料模具鋼，鋼中含碳量較低，對時效硬化起作用的合金時Ti、Al、Co、Mo。雜質(zhì)對馬氏體時效硬化鋼的性能影響很大，對屈服強度較高的鋼影響效果更明顯。這就要求該鋼經(jīng)過真空冶煉，減少雜質(zhì)、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼有較好的韌性和抗疲勞性能。
在18Ni鋼中，碳對鋼的強度影響很大，減少含碳量極少，也會使馬氏體強度顯著提高。但在把碳的含量分數(shù)增至0.03%后，又會降低鋼的屈服強度。所以馬氏體時效鋼碳的質(zhì)量分數(shù)不宜超過0.03%；18Ni鋼中的S是有害的。S 以硫化物存在于鋼內(nèi)，并沿熱軋方向分布，導致鋼的各向異性，因此要求盡量降低18Ni鋼中的含硫量。18Ni鋼中加入大量的Ni，主要作用是保證固溶體淬火后能獲得單一的馬氏體，其次Ni對Mo作用形成時效強化相Ni3Mo，當Ni的質(zhì)量分數(shù)超過10%時，還能提高馬氏體時效鋼的斷裂韌度。
模具熱處理后變形是模具熱處理的三大難題之一(變形、開裂、淬硬)。預硬型塑料模具鋼解決了模具熱處理變形問題，但模具要求硬度高又給模具加工造成困難。熔化既保持模具的加工精度，又使模具具有較高硬度，對于復雜、精密、長壽命的塑料模具，是模具材料面臨的一個重要難題。為此發(fā)展了一系列的時效硬化型塑料模具鋼。模具零件在淬火（固溶）后變軟（硬度約為28~34HRC），便于切削加工成形，然后再進行時效硬化，獲得所需的綜合力學性能。
時效硬化型塑料模具鋼有馬氏體時效硬化鋼和析出（沉淀）硬化鋼兩大類。馬氏體時效鋼有高的屈強比、良好的切削加工性和焊接性能，熱處理工藝簡單等優(yōu)點。典型的高合金馬氏體時效硬化鋼有18Ni（200）（00Ni18Co8Mo3TiAl）鋼、18Ni（250）（00Ni18Co8Mo5TiAl）鋼、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）鋼、18Ni（350）（00Ni18Co13Mo4TiAl）鋼等，固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度約為30~32HRC；時效處理以后，由于各種類型的金屬間化合物的脫、析出，得到時效硬化，硬度可上升到50HRC以上。這類鋼在高強度、高韌性的條件下仍具有良好的塑性、韌性和高的斷裂韌度。
為了降低材料費用，近年來開發(fā)了一類低鈷、無鈷、低鎳的馬氏體時效鋼，其代表鋼種如06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）鋼、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）鋼；另一類為低合金時效硬化鋼，代表鋼號如我國自行開發(fā)的25CrNi3MoAl鋼，PMS（1Ni3MnMoCuAl）鋼、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)鋼、SM2（20CrNi3AlMnMo）鋼等，另外還有美國的P2(20CrNi4AlV)鋼，日本大同特殊鋼公司的NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）鋼等，這類鋼經(jīng)固溶處理后，硬度為30HRC左右，時效處理后，由于金屬間化合Ni3Al析出而強化，硬度可以上升到38~42HRC。如再進行滲氮處理，可以使模具表面硬度達到110HV左右。
