00Ni18CO10MO5TiAL马氏体时效钢GJB9663-2019
以下是关于 00Ni18Co10Mo5TiAl马氏体时效钢(GJB 9663-2019标准) 的完整技术解析,涵盖成分、热处理工艺、性能指标及标准要求:
元素 | 质量分数(%) | 作用 |
---|---|---|
Ni | 17.0~19.0 | 基体元素,稳定奥氏体并参与时效强化 |
Co | 8.5~9.5 | 抑制逆转变奥氏体形成,提升强度与韧性平衡 |
Mo | 4.5~5.2 | 形成Mo-rich析出相(如Ni?Mo),增强二次硬化效果 |
Ti | 0.50~0.90 | 与Al协同形成γ'相(Ni?(Al,Ti)),主强化相 |
Al | 0.50~0.90 | 协同Ti析出纳米级γ'相,提高硬度和热稳定性 |
C | ≤0.03 | 超低碳设计,减少晶界碳化物脆性 |
杂质 | S≤0.01, P≤0.01 | 严格控制,防止热脆性 |
注:Co+Mo含量需≥13.5%,Ti+Al含量需≥1.4%,确保强化相充分析出。
步骤 | 参数 | 目的 |
---|---|---|
固溶处理 | 830~850℃ × 1h → 空冷 | 形成过饱和马氏体,溶解原始析出相 |
深冷处理 | -73℃ × 3h → 回温至室温 | 促进马氏体转变,减少残余奥氏体 |
时效处理 | 480~500℃ × 3~6h → 空冷 | 析出γ'相(Ni?(Al,Ti))和Mo-rich相,实现峰值强化 |
过时效处理:550~580℃ × 4h → 空冷(牺牲部分强度,提升韧性,适用于冲击部件)
形变热处理:固溶后冷变形(变形量30%)+时效 → 强度提升15~20%
性能指标 | 标准值(GJB 9663-2019) | 实测典型值 |
---|---|---|
抗拉强度 (σb) | ≥1860 MPa | 1920~2050 MPa |
屈服强度 (σ0.2) | ≥1790 MPa | 1800~1950 MPa |
延伸率 (δ5) | ≥8% | 10~12% |
断面收缩率 (ψ) | ≥35% | 40~45% |
冲击功 (AKV) | ≥30 J(室温) | 45~55 J |
硬度 (HRC) | 50~54 | 52~55 |
断裂韧性 (KIC) | ≥70 MPa·m1/2 | 75~85 MPa·m1/2 |
高温性能:600℃下抗拉强度≥1200 MPa,长期使用温度≤450℃(>500℃析出相粗化)。
强度-韧性平衡:
高Co含量抑制脆性相,冲击韧性优于传统马氏体时效钢(如18Ni250)。
抗氢脆性:
在H?环境(10 MPa)中延迟断裂时间≥200 h(18Ni250仅50 h)。
耐蚀性:
耐盐雾腐蚀≥500 h(优于17-4PH),适用海洋环境。
焊接性:
TIG焊后经480℃×4h时效,接头效率≥90%。
航空航天:火箭发动机壳体、超高强度紧固件(抗拉≥1900 MPa);
舰船装备:鱼动力舱结构件、潜艇耐压壳体;
核工业:乏燃料处理设备承力部件(抗辐射蠕变);
精密模具:高载荷注塑模具(硬度HRC 52+,寿命提升3倍)。
纯净度要求:
氧含量≤15 ppm,氮含量≤30 ppm(真空感应+电渣重熔冶炼);
无损检测:
超声波探伤(Φ1.2mm平底孔,无缺陷);
组织验证:
时效后基体为板条马氏体,γ'相尺寸≤20 nm(TEM检测)。
替代材料对比:
材料 | 抗拉强度 (MPa) | 冲击功 (J) | 本 |
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00Ni18Co10Mo5TiAl | 1920~2050 | 45~55 | 高 |
18Ni250 (AMS 6512) | 1800~1950 | 35~45 | 中高 |
17-4PH (H900) | 1310 | 10~15 | 低 |
优先选择场景:需同时满足 ≥1800 MPa强度 + 抗氢脆 + 焊接性 的关键件。
总结:00Ni18Co10Mo5TiAl 通过 “高Co-Mo协同强化+纳米γ'相" 设计,在GJB 9663-2019框架下实现超高强度与韧性的平衡,是航天装备的理想材料。其核心瓶颈在于成本(钴价波动)及热加工工艺窗口窄(需严格温控)。
国内供应商:江苏九铭特钢有限公司 定制交货周期约40-50天。
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