18Ni(300)钢中加入大量的Ni,主要作用是保证固溶体淬火后能获得单一的马氏体,其次Ni对Mo作用形成时效强化相Ni3Mo,当Ni的质量分数超过10%时,还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。
18Ni(300)钢是典型的马氏体时效钢,是一种时效硬化型塑料模具钢,钢中含碳量较低,对时效硬化起作用的合金时Ti、Al、Co、Mo。杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大,对屈服强度较高的钢影响效果更明显。这就要求该钢经过真空冶炼,减少杂质、偏析和钢锭中的含气量,以保证钢有较好的韧性和抗疲劳性能。
18Ni(300)中碳对钢的强度影响很大,减少含碳量极少,也会使马氏体强度显著提高。但在把碳的含量分数增至0.03%后,又会降低钢的屈服强度。所以马氏体时效钢碳的质量分数不宜超过0.03%;18Ni钢中的S是有害的。S 以硫化物存在于钢内,并沿热轧方向分布,导致钢的各向异性,因此要求尽量降低18Ni钢中的含硫量。
模具热处理后变形是模具热处理的三大难题之一(变形、开裂、淬硬)。预硬型塑料模具钢解决了模具热处理变形问题,但模具要求硬度高又给模具加工造成困难。熔化既保持模具的加工精度,又使模具具有较高硬度,对于复杂、精密、长寿命的塑料模具,是模具材料面临的一个重要难题。为此发展了一系列的时效硬化型塑料模具钢。模具零件在淬火(固溶)后变软(硬度约为28~34HRC),便于切削加工成形,然后再进行时效硬化,获得所需的综合力学性能。