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18Ni300(C-300)马氏体时效钢棒材的材料参数百科

作者:穆然时间:2026-01-22 17:16:00 次浏览

信息摘要:

18Ni300 棒材密度 7.8g/cm³,抗拉≥1900MPa,含 Ni18% Mo3%。执行 GB/T 1221,适配航空结构棒材。

18Ni300 (C-300) 马氏体时效钢棒材是一类通过固溶+时效获得超高强度的合金棒材,市场常以 18Ni300、C-300、马氏体时效钢互换称呼。关于材料参数,关键要点列出如下,便于工程选型与加工判断。

化学成分(典型范围,wt%):Ni 17–19%,Co 8–12%,Mo 3–5%,Ti 0.15–0.6%,Al 0.03–0.15%,C ≤0.03%,其余为 Fe 与微量杂质。材料参数对强度与时效响应高度敏感,18Ni300 的低碳保证了时效析出强化而非碳化物强化。物理参数:密度约 8.0 g/cm3,弹性模量约 200 GPa,热膨胀系数约 10.5–11.5×10^-6/K。

热处理建议(通用工艺):固溶退火 820–860°C,空气冷却或油冷,时效温度 480–510°C,保温 3–6 小时并控制冷却速率以避免不期望相变。实际工艺需基于具体化学成分与截面尺寸微调。棒材直径常见 6–200 mm 可供表面处理与深孔加工需求,冷加工与车削在固溶态加工性良好,焊接需谨慎,焊接后需要针对性时效处理以恢复强度并避免脆裂。

市场与成本相关材料参数考量:合金中镍、钴、钼为成本主因,国内外行情对板材与棒材价格影响明显。产业链上游以 LME 镍价作为镍成本参考,同时参考上海有色网的镍钴日报获取国内成交价与库存动态。材料参数在报价阶段应将合金元素行情、产能与加工去向并入成本核算模型。

选材常见误区(3个误区):

  • 误将 18Ni300 与 300M、4140 类高强钢等混淆,导致在冲击、疲劳和焊接需求下选用不适当材料。18Ni300 强调时效析出强化,韧性与疲劳表现依赖热处理路线;与高碳合金钢的断裂机制不同。
  • 误以为更高时效温度或更长时效时间总能提高强度,忽视过时效导致韧性下降与析出粗化。材料参数的最优点存在窗口,超出会带来性能恶化。
  • 误把表面硬度作为整体性能替代指标,忽略内在组织均匀性、残余应力与微量杂质对材料参数的长期疲劳寿命影响。

技术争议点(讨论):关于钴含量的必要性存在分歧。钴能提升时效响应速度与峰值强度,但钴成本高、供应波动大且部分应用受出口限制影响。部分厂商通过增加 Mo/Ti 或优化热处理以降低钴用量达到近似材料参数,争议集中在替代方案对疲劳寿命与可重复性是否能长期匹配传统 18Ni300 含钴配方。

检验与验收要点:材料参数验证应做到化学成分、显微组织、硬度与静态力学性能全覆盖,必要时补充疲劳与冲击试验。应用中如遇极端温度或腐蚀环境,需要进行表面处理或选择镀层/涂层方案,而非单靠 18Ni300 原材料参数来应对。

总结性提示:把握化学成分、热处理窗口与表征数据,是使用 18Ni300(C-300)马氏体时效钢棒材达成设计材料参数目标的核心。结合 ASTM A681/A681M 与 GB/T 系列试验规范,参考 LME 与上海有色网行情判断成本敏感性,能帮助在性能与经济之间做出平衡型选材决策。
18Ni300(C-300)马氏体时效钢棒材的材料参数百科

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