tam210a时效钢18ni1900马氏体时效钢 双真空冶炼工艺
tm210a钢为18ni系列新型300级超高强度马氏体时效钢,具有较高的强韧性指标 。国内多采用vim+var工艺冶炼，双真空熔炼(vim+var)：用vim法生产的钢作var的电极，该电极自耗重熔后其纯净度又一次提高，同时改善内部组织结构使之更均匀。其氧含量达8×10-6以下，与脱气钢比，它的材料致密度高，晶粒细小均匀，大大提高了力学性能。以上是优先，缺点就是成本高了。以无碳（或微碳）马氏体为基体的，时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同，它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。这使其具有一些的性能：高强韧性，低硬化指数，良好成形性，简单的热处理工艺，时效时几乎不变形，以及很好的焊接性能。因而马氏体时效钢已在需要此种特性的部门获得广泛的应用。
tm210a钢是冶金部钢铁研究总院研制出的目前强韧性能的马氏体时效钢，本钢种的研制成功为我国18ni马氏体时效钢的系列化提供了新品种。该材质的锻件都为重要受力件，主要以齿轮为主，因此对这种材料内部质量要求很高。由于tm210a这种材料价格昂贵，所以锻件加工余量一般比较小。先要求原材料合格，故对原材料钢棒也进行超声波探伤，按照标准hb／z59超声波检验质量等中的aa验收，不允许有线形缺陷存在。原材料表面光洁度差，但验收等高，这要求超声波探伤仪及探头的综合灵敏度高、分辨力高，仪器水平线性、垂直线性好，定性定量准确。
tm210a马氏体时效钢化学成分：碳c: ≤0.015;镍ni: 17.50~18.50;钴co: 9.50~10.50;钼mo: 4.20~4.80;钛ti: 0.82~1.02;铝al: 0.05~0.15;铁fe: 余量。
钢号
固溶温度/℃
时效温度/℃
硬度hrc
抗拉强度/mpa
18ni(250)
815
482
50~52
1850
18ni(300)
816
482
53
2060
18ni(350)
816
510
57~60
2490
tam210a马氏体时效钢是超高强度钢中的一种。这种钢突出的优点是热处理工艺简单方便，固溶后先进行机械加工再进行时效，热处理变形小，加工性能及焊接性能都很好。马氏体时效钢的热处理工艺及性能见下表。近年来，国外用马氏体时效钢制作模具较为广泛；但在国内，由于马氏体时效钢含ni、co等贵重金属元素，且含量高，价格昂贵，尚难以广泛应用。该类钢主要用于精密锻模及塑料模具。
既具有高的延性、韧性又能产生超高强度的钢种是马氏体时效钢，研发这种钢的材料学思路是高纯净、高镍、超低碳的钢。这样，即使在较小的冷却速度下也能淬火获得马氏体组织和具有优良的冲击抗力及断裂韧性。三种主要马氏体的时效钢是：
nil8马氏体时效钢
这种钢有三种型号，其屈服强度分别为1350mpa、1650mpa和1950mpa，这类钢的杂质含量很低，需要经一次或二次真空冶炼。并含有0.003%b、0.002%zr和0.005%ca以清除杂质并帮助改善热塑变加工性能。
热处理工艺包括850℃～870℃固溶处理，空冷或水淬，再在480℃时效3h。除了co之外，加入的合金元素都降低ms点，但可保持mf点高于室温，这样固溶化后淬冷下来都能全转化为马氏体。时效析出硬化相主要是小片状
，但也有一些
。严重过时效也能生成
，co的作用是加强
引起析出硬化，而mo则是时效硬化的主要元素。
调整时效温度、时间，可获得不同的强度。时效温度过高(>600℃)，因钢的
点低，会引起奥氏体形成，这种奥氏体由于高度合金化，使ms点降低到室温以下，而稳定的保留下来。如果需要高强度，可以在时效前对原低碳马氏体进行50%形变量的冷塑性变形加工。
在高抗拉强度下，这种钢仍具有优良的冲击韧性，而且具有强化缺口的作用，其缺口强度与抗拉强度之比在1．35～1．65之间。时效前进行50%的冷变形加工，可将上述名义强度提高到1700 mpa、2000 mpa和2100mpa。
ni20马氏体时效钢
钢的杂质含量与nil8钢相似，但ni含量较高，时效硬化元素不用mo和co，而是用1．5%ti、0．25%a1和0．5%nb来产生。这种钢的ms点比nil8钢低，但固溶处理淬冷到室温后仍可充分发生马氏体转变。可在一78℃下冷却处理或通过冷塑性变形(冷塑性变形可提高ms点)来完成，这种钢正常的时效硬化相是
和
。
ni25马氏体时效钢
这种钢含25%ni和1．5%ti、0．25%a1或0．5%nb(亦可al、nb并用)，ms点低于或接近室温。固溶处理后钢的组织基本是奥氏体，所以应在时效前将其转化为马氏体，为此可以采用两种方法：
(1)奥氏体时效：加热到700℃保持4h使其从奥氏体中析出
或
。于是奥氏体合金含量降低，ms点上升，随后冷却时奥氏体大部分转化为马氏体。如在时效硬化处理(480℃，3h)之前进行一78℃冷处理，即可保证马氏体转变。700℃的奥氏体时效，由于形成
，使奥氏体硬化。但
相在
相变时会失去共格性，而且在随后马氏体时效硬化时，可以利用的ti，al都减小了，所以强度要低些。马氏体时效处理时的析出相是η-
。
(2)冷塑变形加工加冷处理：奥氏体冷塑变形加工，变形量应大于25%，才能提高ms—
的温度区段，使该钢在一78℃(干冰)或一196℃(液氮)冷处理时完成马氏体转变，这种加工处理充分发挥合金元素的析出硬化作用，可获得强度高于奥氏体的时效处理
tam210a生产工艺
主要生产工艺有冶炼、热加工、冷加工、焊接、热处理和表面处理。
tam210a冶炼
一般采用真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔的双真空冶炼工艺。对于强度级别在1500mpa以下的钢种，可以采用非真空冶炼，或非真空冶炼加电渣重熔的工艺。但对高强度级别和用途重要的钢种，必须采用双真空冶炼工艺。在真空自耗重熔时，应严格控制电流和熔池温度，以免钢锭产生严重的枝状偏析。
tam210a热加工
马氏体时效钢在高温下具有良好的热塑性，其热加工性与1crl8ni9ti大体相同。对于钛、钼含量较高的钢种，钢锭凝固时容易发生这些元素的微观偏析，热加工后形成各向异性的带状显微结构。减轻或消除微观偏析的有效措施，是选择合适的钢锭尺寸和热加工时进行充分的高温均质化处理。为了防止由于ti(c，n)等化合物沿奥氏体晶界析出引起的高温缓冷脆性，热加工后应尽量避免工件在1100～750c温度区间内缓冷或停留。为了获得细晶粒和较佳力学性能，终锻应在较低温度下(950～850c)，以较大的变形量(大于25%)完成。
tam210a冷加工
在固溶状态下冷加工性非常好。拉拔、冷轧、弯曲、深冲等加工都容易进行。钢的加工硬化指数为0.02～0.03，与普通钢相比低一个数量级。因此，加工过程中无需软化退火即可进行90%以上变形量的冷加工。
tam210a焊接
良好的焊接性是马氏体时效钢的优点之一。几乎所有的焊接工艺都能适用。焊丝成分与被焊钢成分基本相同，焊前不必预热，焊后不处理也不会产生裂纹，直接时效后，接头系数即可超过90%。
tam210a热处理
热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。钢经热加工后，在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于：溶解热加工后余留的沉淀物；使基体溶有充足的强化元素；并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用820～840℃，固溶时间为每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为480℃，强度级别高的钢种可采用510¨c，时效时间为3～6h，时效后空冷。时效后在马氏体基体上，析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点，使材料强度成倍提高而韧性损失较小。
马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变，或马氏体形变，或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下，从而得到具有一定延性的，强度大于3500mpa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理，由于产生更多的位错，通常可使强度提高200mpa。固溶前的马氏体形变，能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。
tam210a表面处理
如果不进行表面处理，马氏体时效钢的耐磨性和疲劳强度并不比普通高强钢好。因此对于这种用途的零件，必须进行表面处理(气体渗氮、离子氮化或离子注入等)。离子氮化可使18ni(250)钢滚动轴承的接触疲劳寿命提高1倍以上。
应用马氏体时效钢已在包括火箭发动机壳体，壳体，铀同位素离心分离机的高速转简，直升飞机起落架，高压容器，转轴，齿轮，轴承，高压传感器，紧固件，弹簧，以及铝合金挤压模和铸件模，精密模具，冷冲模等工模具等方面获得广泛的应用。