Oțelurile maraging (de asemenea oțeluri maragen , ing. oțel maraging ) sunt oțeluri ( aliaje de fier ) care au rezistență și tenacitate foarte ridicate fără pierderi de ductilitate , deși nu pot fi materiale bune pentru lame. Aceste oțeluri sunt o clasă specială de oțeluri cu conținut scăzut de carbon, ultra-rezistenți, având această proprietate nu datorată carbonului , ci datorită precipitării compușilor intermetalici în timpul procesului de îmbătrânire. Principalul element de aliere - nichelul - este de la 15 la 25% (din greutate) [1] . Metalele secundare de aliere precum cobaltul , molibdenul și titanul sunt adăugate pentru a produce depozite intermetalice [1] . Inițial, oțelurile au fost produse cu 20 și 25% nichel (în masă) la care s-au adăugat aluminiu , titan și niobiu ; creșterea prețurilor la cobalt la sfârșitul anilor 1970 a dus la dezvoltarea oțelurilor maraging fără cobalt [2] .
Oțelurile uzuale ruginite conțin 17-19% nichel, 8-12% cobalt, 3-5% molibden și 0,2-1,6% titan (% în greutate, fiecare). Adaosul de crom face ca oțelul să fie rezistent la coroziune. Cromul îmbunătățește, de asemenea, călibilitatea, deoarece este necesar mai puțin nichel în acest caz. Oțelurile cu conținut ridicat de crom și nichel sunt în general austenitice și nu se pot transforma în martensită în timpul tratamentului termic, în timp ce oțelurile cu conținut scăzut de nichel au această proprietate. Alte variante de oțeluri maraging cu conținut scăzut de nichel se bazează pe aliaje de fier și mangan cu adaosuri minore de aluminiu , nichel și titan , în care proporția de mangan este de 9-15% din fier (în greutate) [3] . Manganul are același efect ca și nichelul, adică stabilizează faza de austenită. Prin urmare, în funcție de conținutul de mangan, oțelurile maraging fier-mangan pot fi complet martensitice după ce sunt răcite din faza de austenită la temperatură înaltă, sau rămân în austenită [4] . Acest din urmă efect face posibilă dezvoltarea oțelurilor PNP îmbătrânite martensitic [5] .
Datorită conținutului scăzut de carbon, oțelurile maraging sunt bine prelucrate. Ele pot fi, de asemenea, laminate la rece înainte de îmbătrânire . Oțelurile Maraging se sudă bine , dar după sudare, acestea trebuie reînvechite pentru a-și restabili proprietățile inițiale.
În timpul tratamentului termic, metalul se extinde cu o cantitate nesemnificativă și, prin urmare, expansiunea nu este adesea luată în considerare în prelucrarea sa. Datorită conținutului ridicat de aditivi de aliere, oțelul are o întărire ridicată. Deoarece martensitele ductile se formează în timpul răcirii, fisurile sunt fie absente, fie nesemnificative. Oțelurile pot fi nitrurate pentru a crește duritatea și, ulterior, a lustrui suprafața.
Tipurile de oțel inoxidabil maraging au o rezistență medie la coroziune . Rezistența la coroziune poate fi crescută prin placare cu cadmiu sau fosfatare .
В России к мартенситностареющим сталям относят марки: Н8К18М14, Н12К12М10ТЮ, Н12К12М7В7, Н12К15М10, Н12К16М12, Н12К8М3Г2, Н12К8М4Г2, Н13К15М10, Н13К16М10, Н15К9М5ТЮ, Н16К11М3Т2, Н16К15В9М2, Н16К4М5Т2Ю, Н17К10М2В10Т, Н17К11М4Т2Ю, Н17К12М5Т, Н18К12М3Т2, Н18К12М4Т2, Н18К14М5Т, Н18К3М4Т, Н18К4М7ТС, N18K7M5T, N18K8M3T, N18K8M5T, N18K9M5T, N18F6M3, N18F6M6 și altele [6] .
În SUA, clasele de oțel maraging sunt desemnate printr-un număr (200, 250, 300 sau 350) care indică rezistența nominală aproximativă la tracțiune în mii de lire sterline pe inch pătrat . Proporțiile componentelor și proprietățile necesare sunt definite în MIL-S-46850D [7] . Cu cât gradul este mai mare, cu atât mai mult cobalt și titan este conținut în aliaj. Parametrii de mai jos sunt preluați din Tabelul 1 din MIL-S-46850D:
| Element | Nota 200 | nota 250 | Nota 300 | Nota 350 |
|---|---|---|---|---|
| Fier | proporţional | proporţional | proporţional | proporţional |
| Nichel | 17,0—19,0 | 17,0—19,0 | 18,0—19,0 | 18,0—19,0 |
| Cobalt | 8,0—9,0 | 7,0—8,5 | 8,5—9,5 | 11,5—12,5 |
| Molibden | 3,0—3,5 | 4.6—5.2 | 4.6—5.2 | 4.6—5.2 |
| Titan | 0,15—0,25 | 0,3—0,5 | 0,5—0,8 | 1,3—1,6 |
| Aluminiu | 0,05—0,15 | 0,05—0,15 | 0,05—0,15 | 0,05—0,15 |
Acest grup de clase de oțel maraging este cunoscut ca 18Ni (pe baza procentului de conținut de nichel). Există, de asemenea, grupuri fără cobalt care sunt mai ieftine, dar nu la fel de puternice. Studii ale aliajelor maraging de fier, nichel și mangan au fost efectuate în Rusia și Japonia [2] .
Cel mai comun oțel maraging în industrie este oțelul de calitate H18K9M5T, pentru care procesul de tratament termic a fost bine studiat. În primul rând, oțelul de calitate H18K9M5T este recoacet la o temperatură de aproximativ 820 ° C timp de 15-30 de minute pentru secțiunile subțiri și 1 oră pentru fiecare 25 mm pentru secțiunile groase pentru a asigura formarea unei structuri complet austenitice . Aceasta este urmată de răcirea cu aer la temperatura camerei pentru a forma martensită moale fier-nichel . Îmbătrânirea ulterioară (întărirea precipitatului) timp de aproximativ 3 ore la o temperatură de 480 până la 500 °C dă o dispersie fină de faze intermetalice Ni 3 (X, Y) de deplasare longitudinală lăsate de transformarea martensitică, unde X și Y sunt soluți adăugate. pentru astfel de precipitate . Supratratarea reduce stabilitatea precipitatelor coerente primare, metastabile , ducând la dizolvarea și înlocuirea lor cu faze Laves semi-coerente, cum ar fi Fe2Ni sau Fe2Mo . Tratamentul termic suplimentar duce la descompunerea martensitei și la revenirea la austenită [6] .
În noi compoziții de oțeluri maraging, s-au găsit alte stoichiometrie intermetalice și relații cristalografice cu martensita originală, inclusiv complexul romboedric și în vrac Ni 50 (X, Y, Z) 50 (Ni 50 M 50 în notație simplificată).
Rezistența și ductilitatea oțelului maraging în stadiul final îi permit să fie format în părți mai subțiri decât alte tipuri de oțel, având în același timp o masă mai mică [8] . Oțelurile Maraging au proprietăți foarte stabile și chiar și după încălzirea excesivă din cauza tratamentului termic excesiv, se înmoaie doar puțin. Aceste aliaje își păstrează proprietățile la temperaturi de funcționare moderat ridicate și au o temperatură maximă de funcționare de peste 400°C. Acestea sunt potrivite pentru piese de motor, cum ar fi arbori cotiți și roți dințate, precum și lovitori automate de arme , unde ciclul de încălzire și răcire se repetă de mai multe ori sub sarcină semnificativă. Expansiunea lor uniformă și prelucrabilitatea ușoară fac din oțelurile maraging utile în piesele cu uzură ridicată ale liniilor de transport și ale matrițelor. Alte oțeluri de înaltă rezistență, cum ar fi aliajele AerMet, nu sunt utilizate din cauza conținutului de carbon.
La scrimă , lamele armelor folosite în competițiile sub auspiciile Federației Internaționale de Scrimă sunt de obicei realizate din oțel maraging [9] . Oțelul inoxidabil maraging este utilizat în cadrele de biciclete și capete de crose de golf. De asemenea, este folosit în instrumente chirurgicale și seringi hipodermice, dar nu este potrivit pentru lamele de bisturiu, deoarece conținutul scăzut de carbon face ca lama să se tocească rapid.
Producția, importul și exportul de oțeluri maraging în unele țări, precum Statele Unite, este strict controlat de comisiile de reglementare nucleară [10] deoarece acestea sunt potrivite pentru fabricarea centrifugelor cu gaz pentru îmbogățirea uraniului [11] .
Nacellele submersibilelor Mir de adâncime au fost realizate din oțelul acestui grup .