Мартенситностареющая сталь C200: состав, термообработка и применение

C200 (Maraging 200, 18Ni 200) – мартенситностареющая сталь с содержанием 18 % никеля, упрочняемая кобальтом и молибденом. Номинальный состав: около 8,5 % кобальта и 3,3 % молибдена. После старения сталь достигает прочности около 200 ksi (1380 МПа) и среди мартенситностареющих сталей отличается наиболее высокой вязкостью. Прочность C200 получает не за счет углерода, а за счет выделения интерметаллидов при низкотемпературном старении. Поэтому она почти не коробится при термообработке и не требует защитной атмосферы.

Ключевые характеристики стали C200

Особенности стали C200

Мартенситностареющие стали построены на безуглеродном или сверхнизкоуглеродистом мартенсите системы Fe-Ni. Прочность им дает не углерод, как обычным высокопрочным сталям, а мелкие частицы интерметаллидов, которые выделяются при старении. Отсюда название: мартенсит плюс старение.

Это определяет главные свойства всего класса:

• нет обезуглероживания и науглероживания: углерода в стали почти нет, поэтому отжиг и старение не требуют защитной атмосферы;
• сквозное упрочнение без закалки: деталь не нужно охлаждать с высокой скоростью;
• минимальное коробление: при старении деталь дает небольшую равномерную усадку по всем размерам, что допускает обработку почти в окончательный размер до термообработки.

Место C200 в семействе мартенситностареющих сталей

Мартенситностареющие стали с 18 % никеля делятся на два класса:

• тип C: стали, упрочняемые кобальтом, с содержанием Co от 7 до 12 % в зависимости от марки; первые стали этого класса появились в начале 1960-х годов;
• тип T: бескобальтовые стали, в которых основной упрочняющий элемент - титан; появились в начале 1980-х годов.

По механическим свойствам и технологии обработки стали типов C и T практически не различаются, но химический состав у них разный.

C200 - марка с наименьшей прочностью в серии C200, C250, C300, C350, но с самой высокой вязкостью. Ее выбирают, когда запас вязкости и стойкость к развитию трещин важнее максимальной прочности.

Химический состав стали C200, %

Диапазоны для 18-процентных мартенситностареющих сталей марок 200, 250 и 300 в целом, % по массе:

Эти диапазоны охватывают сразу три марки. Точные пределы для C200 задает стандарт на поставку, и их нужно брать из него.

Термообработка стали C200

Состояние поставки. Все мартенситностареющие стали поставляют после отжига на твердый раствор. В этом состоянии сталь вязкая, сравнительно мягкая (28-32 HRC) и хорошо обрабатывается резанием и давлением.

Старение. Стали типа C старят при 480-510 °C в течение 3-6 часов с охлаждением на воздухе. Очень крупные сечения старят дольше. На результат старения температура влияет сильнее, чем время.

Отжиг после черновой обработки. Для пресс-форм типичная практика - отжиг после черновой механической обработки при 816-829 °C из расчета 1 час на дюйм (25 мм) толщины, затем чистовая обработка и старение. Для пресс-форм литья под давлением рекомендуют модифицированный цикл старения, который увеличивает стойкость формы.

Технологические преимущества такой схемы:

• низкие температуры в печи: старение идет при температуре около 500 °C;
• без защитной атмосферы: углерода в стали почти нет, науглероживание и обезуглероживание исключены;
• предсказуемая усадка: размеры меняются равномерно, коробление минимально.

Обработка и эксплуатация

• резание: в отожженном состоянии обрабатываемость сопоставима со сталью 4340 той же твердости; в состаренном состоянии выбор инструмента и режимов резания становится критичным;
• сварка: свариваемость хорошая, в том числе при ремонте инструмента;
• азотирование: допускается;
• работа при нагреве: прочность сохраняется до 450 °C, низкий коэффициент теплового расширения уменьшает образование трещин разгара на пресс-формах;
• коррозия: стойкость к питтингу и коррозии выше, чем у обычных инструментальных сталей.

Применение стали марки C200

Типовые направления:

• инструмент: пресс-формы для литья под давлением с большим ресурсом, стержни пресс-форм, инструмент для прессования;
• машиностроение: высокопрочные валы, шестерни, муфты, крепеж;
• упругие элементы: пружины, упругие шарниры, силоизмерительные датчики;
• авиация: элементы шасси, валы трансмиссий вертолетов и авиадвигателей.

Чтобы узнать цену на сталь C200, укажите вид проката, размеры и объем заказа в форме по кнопке, в чате сайта, мессенджере и или электронном письме.