F141马氏体时效钢马氏体时效钢的特点

塑胶 冷作 热作模具钢耐腐蚀钢及高品质模具钢材F141钢与00Ni18Co8Mo5TiAl钢、 一样属马氏体时效钢。

 中加入C元素的成分应控制在0.03%以内，C元素与Mo、Ti元素形成稳定的碳化物在晶界析出，使韧性和缺口强度降低，并减少Mo、Ti元素有效含量，使强化效应减少。若C元素固溶于马氏体中，就会钉扎位错，降低马氏体的韧性。

少量的Si、Mn元素虽有强化作用，但对韧性有害。

 中加入Ni元素主要是***钢以***冷却度冷却都能得到马氏体组织。它是一种几乎不含碳的立方晶格的Fe-Ni马氏体，这种马氏体含有相当高的位错密度和某些因含Ni而出现的细小孪晶。钢中加入Mo、Ti、Al元素主要是形成Ni元素的金属间化合物（Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）和Fe元素与Mo元素的金属化合物（Fe2Mo），在时效时从基体中析出。加入Co元素的主要作用是减少含Mo元素强化相的溶解度，促使更多强化相在时效时析出，使沉淀强化效应进一步加强。另外Mo元素还可降低钢的回火脆性。

 经固处理后形成马氏体，硬度为28~30HRC。时效以后，因各种类型的金属间化合物的脱溶析出得到时效强化，硬度回升到50HRC。

 在***度、高韧性的条件下，仍有良好的塑性与断裂韧性。此外， 无冷作硬化现象，时效热处理变形小，焊接性能良好，表面进行氮化处理。F141钢主要常用来制造高精度、超镜碳、型腔复杂、大截面、大批量产生的塑料模具，但因价格昂贵，使用受到限制。

在生产中曾发现，低碳钢板材经热加工或冷形变后在室温下放置一定时间，其力学性能会发生变化，即强度、硬度升高，而塑性、韧性下降。又如马氏体时效钢淬火后，加热至某一温度（通常是480℃）并经一定时间保温，在室温下同样可获得类似的性能变化规律。人们常常把金属材料的力学性能随时间而变化的现象称为时效。时效现象不仅在钢中存在，在许多有色合金中也普遍存在。

时效过程的一般原理

钢（或合金）经固溶处理（加热固溶化后快冷，也称淬火）后，其固溶体中的溶质元素（合金元素）将处于过饱和状态，如果在室温或某一定高温下溶质原子仍具有一定的扩散能力，那么随时间的延续，过饱和固溶体中的溶质元素将发生脱溶（或析出），从而使钢（或合金）的力学性能发生变化，即时效，如图1所示。如果这一变化过程是在室温下发生的就称为自然时效，如果是在某一定高温下发生的就称为人工时效。可见，要发生时效必须具备下列条件：

   溶质元素在固溶体中应具有一定的固溶度，并随温度下降而减小； 经高温固溶处理后溶质元素处于过饱和状态； 在较低温度（室温或高于室温）下，溶质原子仍具有一定的扩散能力。

时效过程就其本质来说是一个由非平衡状态向平衡状态转化的自发过程。但是这种转化在达到 终平衡状态前，往往要经历几个过渡阶段。其一般规律是：先在过饱和固溶体中形成介稳的偏聚状态，如溶质原子偏聚区（亦称G-P区）、柯氏气团；继之形成介稳过渡相； 后则形成平衡（稳定）相。G-P区与基体（过饱和固溶体）是完全共格的，其晶体结构也与基体相同，故不能当做“相”；介稳相与基体可能是完全或部分共格，并具有一定的化学成分，其晶体结构与基体不同，根据钢（或合金）的成分不同，这种介稳过渡相可能不止一种，常以θ‘, θ&＃39;&＃39;, …表示；平衡相也具有一定的化学成分和晶体结构，常以θ表示，它与基体呈非共格关系。既然G-P区、过渡相和平衡相是不同阶段的析出物，它们就应有各自的固溶度曲线。现根据析出物的介稳程度，将其固溶度曲线依次排列在亚平衡相图上，并与平衡相图相重叠，如图2所示。可见，G-P区的固溶度 大，平衡相的固溶度 小。由此不难推断，在形成G-P区时，它与基体相之间的溶质元素浓度差 小，而析出平衡相时，它与基体相之间的溶质元素浓度差 大。

由于G-P区与基体相呈完全共格，界面能较小，使其形核功较小，加之它与基体相间的溶质元素浓度差小，使之较易通过扩散而形核和长大，所以尽管从热力学上看，其相变驱动力与析出平衡相时相比为小，但在整个时效过程中，其析出的次序一般总是：G-P区→介稳过渡相（θ“,θ’）→平衡相（θ）。可见，随时间的延续，合金的显微结构将不断发生变化。

但是，如果时效温度高于G一P区完全固溶的 低温度（如图2中的t1）， 则时效过程一开始即形成过渡相θ”，而无形成G-P区的阶段。这表明，时效温度愈高，即固溶体过饱和度愈小，则时效过程的阶段数便愈少。

在时效过程中，G-P区虽比过渡相、平衡相易于形成，但也易于溶解。对于已经过时效（处于G-P区阶段）的合金，只需加热至高于G-P区固溶度曲线以上的温度，就可使之再度溶解，这时如立即快冷，即可使合金恢复到时效前的状态，这种现象称为回归。

影响时效的因素

01时效温度和时效时间

时效温度是影响时效过程的重要因素，这主要表现在对时效机理、动力学以至对合金的显微组织、亚结构和性能产生显着影响。时效时间虽对时效过程也产生影响，但却占次要地位。图3为淬火低碳钢的时效硬化曲线，可以看出，随时效时间延续，硬度先升后降（在0℃时效时例外）；随时效温度升高，时效加速，出现硬度峰值的时间愈短，且硬度峰值愈低。研究表明，淬火钢中所含碳、氮等间隙原子在室温下都具有一定的扩散能力，所以它们极易在位错等缺陷附近偏聚，形成柯氏气团；如时效温度较高，还将以碳、氮化物的形式从固溶体中析出。上述过程均会引起较大的强化效果。但是随温度的升高或时间延续，时效过程将继续发展，使碳、氮化物相发生聚集长大，从而导致强化效果的减弱。一般钢在时效后，在强度、硬度提高的同时，总是引起塑性、韧性的下降，这是很不利的一方面。