繼上述一些馬氏體沉淀硬化不銹鋼之后,一些研究者發現鈷和鉬同時加入Cr13型不銹鋼中可以使馬氏體的沉淀硬化效應特別強烈,從而開發出一些Cr-Mo-Co 系馬氏體沉淀硬化不銹鋼,其化學成分見表9.59。
從圖9.87可看出,在12%Cr基礎上加入鉬和鈷,隨著它們含量的增加,經淬火后在550~600℃時效時,沉淀硬化峰值強烈升高。鉬的作用尤其顯著,當鉬含量超過4%時,600℃時效后硬度值可超過500HV,但當鉬含量到8%時,由于出現不能高溫固溶的x相而出現脆性。因此,Cr-Mo-Co系馬氏體沉淀硬化不銹鋼中鉬含量必須控制在一定范圍內。鋼中的鈷含量對沉淀硬化效應也有很大影響,隨鈷含量增加,時效后的硬度顯著增高(圖9.88)。鈷在沉淀相中的含量很低,鈷的加入增強沉淀硬化效應可能有兩方面的作用,它除了本身增強了沉淀強化效應外,還可以減少鉬在基體中的溶解度,使沉淀相增多。鈷還可以平衡因鉬的增加導致的δ鐵素體形成傾向。鈷含量從0%增至8%時是升高Ms點的,鈷含量再增高將逐漸降低Ms點,這類鋼中鈷含量一般控制在10%~20%。釩形成穩定的VC,對鋼的晶粒長大起抑制作用。
目前應用的Cr-Mo-Co系馬氏體沉淀硬化不銹鋼有兩種基本成分:一種是以13%Cr-5%Mo-13%Co為基的較高鉬含量的鋼;另一種是以13%Cr-(2%~3%)Mo-(15%~20%)Co為基的低鉬高鈷含量的鋼,如表9.59所示。
由圖9.89、圖9.90可見,5%Mo和13%Co配合可以得到最好的室溫和高溫強度及韌性的配合。鉬含量再增高,雖然短時強度有所增高,但持久強度反而降低。從組織上看,當鉬含量超過6%就出現8鐵素體。鉬含量在0%~5%時,隨著鉬含量增高,鋼的室溫強度、高溫強度和持久壽命都增加。在5%Mo的基礎上,鈷含量若超過14%,則室溫強度和高溫強度均降低,這是由于大量鈷降低M。點因而得到大量殘余奧氏體所致。當鈷含量由零增加到13%,室溫強度和高溫強度都增加。由圖9.90還可以看出,隨著鈷含量增加,鋼中δ鐵素體含量降低,到13%Co可得到全部奧氏體,消除了δ鐵素體的有害作用。
Cr-Mo-Co 馬氏體沉淀硬化不銹鋼經固溶處理冷卻到室溫,組織中除馬氏體外,還有大量殘余奧氏體,經-73℃冷處理,可使殘余奧氏體大大減少。無碳的Cr-Mo-Co鋼經冷處理后轉變為無碳的合金馬氏體,這種馬氏體具有較低的硬度,以及較高的塑性和韌性,有較小的加工硬化傾向,其硬度在30HRC左右,可以直接進行冷變形,冷變形后的板材可直接進行時效處理,只有在高變形量下才需要中間退火。對碳含量在0.15%左右的Cr-Mo-Co鋼,由于加入了起沉淀強化的合金元素和碳的固溶強化雙重強化作用,其馬氏體具有較高的硬度,如AFC-77(12Cr14Co13Mo5V)鋼硬度達50HRC左右,不能進行冷變形。