--- title: "Маражные стали: состав, марки, старение и обработка" description: "Узнайте, как мартенситно-стареющие стали приобретают прочность, и сравните марки 18Ni, AMS6515 и M789, термическую обработку и…" canonical: https://steelequivalents.com/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0 language: ru robots: index, follow og_type: article type: wiki-article language_alternates: en: https://steelequivalents.com/wiki/steel-families/maraging-steels.md cs: https://steelequivalents.com/cs/wiki/skupiny-ocelí/maragingové-oceli-složení-jakosti-stárnutí-a-zpracování.md de: https://steelequivalents.com/de/wiki/stahlgruppen/maraging-stähle-zusammensetzung-güten-auslagerung-und-verarbeitung.md es: https://steelequivalents.com/es/wiki/familias-de-aceros/aceros-maraging-composición-grados-envejecimiento-y-procesamiento.md fr: https://steelequivalents.com/fr/wiki/familles-d-aciers/aciers-maraging-composition-nuances-vieillissement-et-mise-en-œuvre.md hu: https://steelequivalents.com/hu/wiki/acélcsaládok/maraging-acélok-összetétel-minőségi-osztályok-öregítés-és-feldolgozás.md it: https://steelequivalents.com/it/wiki/famiglie-di-acciai/acciai-maraging-composizione-gradi-invecchiamento-e-lavorazione.md nl: https://steelequivalents.com/nl/wiki/staalgroepen/maragingstaal-samenstelling-kwaliteiten-veroudering-en-verwerking.md pl: https://steelequivalents.com/pl/wiki/grupy-stali/stale-maragingowe-skład-chemiczny-gatunki-starzenie-i-obróbka.md pt: https://steelequivalents.com/pt/wiki/famílias-de-aço/aços-maraging-composição-classes-envelhecimento-e-processamento.md ru: https://steelequivalents.com/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0.md tr: https://steelequivalents.com/tr/wiki/çelik-grupları/maraging-çelikleri-bileşim-kaliteler-yaşlandırma-ve-işleme.md zh: https://steelequivalents.com/zh/维基/钢材分类/马氏体时效钢-成分-牌号-时效处理与加工.md ja: https://steelequivalents.com/ja/ウィキ/鋼種の分類/マレージング鋼-組成-等級-時効処理-加工.md ar: https://steelequivalents.com/ar/ويكي/مجموعات-الفولاذ/فولاذ-الماراجينغ-التركيب-الكيميائي-والدرجات-والتعتيق-والمعالجة.md ko: https://steelequivalents.com/ko/위키/강종-계열/마레이징강-조성-등급-시효-처리-및-가공.md pt-br: https://steelequivalents.com/pt-br/wiki/famílias-de-aços/aços-maraging-composição-classes-envelhecimento-e-processamento.md hi: https://steelequivalents.com/hi/विकी/स्टील-समूह/मारएजिंग-इस्पात-संघटन-ग्रेड-एजिंग-और-प्रसंस्करण.md content_hash: sha256:54b21bf3c8534e986df0b7a9e0fc840cb75a76580dc91516299a7956a04cc529 generated: 2026-09-26 --- > **Machine-readable Markdown rendering.** This is a Markdown representation of a web page, > served for AI agents and crawlers as a token-efficient alternative to the full HTML. > Full interactive HTML version: https://steelequivalents.com/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0 > Canonical URL: https://steelequivalents.com/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0 > Available languages: en, cs, de, es, fr, hu, it, nl, pl, pt, ru, tr, zh, ja, ar, ko, pt-br, hi > Change detection: `content_hash` is the SHA-256 of this document's Markdown body — everything > below this block, whitespace-trimmed, excluding the front-matter. Compare it to detect a real > content change; `generated` moves on every render and is not a change signal. ![Маражные стали: состав, марки, старение и обработка](/images/uploads/4803f83d-372c-43df-9932-241c1e067d02/wiki-hero-a-precision-maraging-steel-ring-and-machined-bar-in-an-industrial-heat-treatment-1920x823.jpg) Группы сталей # Маражные стали: состав, марки, старение и обработка Узнайте, как мартенситно-стареющие стали приобретают прочность, и сравните марки 18Ni, AMS6515 и M789, термическую обработку и аддитивное производство. ![Портрет Anders Bergström, репортёра чёрной металлургии](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg) **[Anders Bergström](/ru/новости/автор/anders-bergstrom "Anders Bergström")** Группы сталей 60+ мин чтения Обновлено 14 авг. 2026 г. Проверено на основе доказательств На этой страницеНа этой странице - [Что такое мартенситно-стареющая сталь — и чем она не является](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#что-такое-мартенситно-стареющая-сталь-и-чем-она-не-является "Что такое мартенситно-стареющая сталь — и чем она не является") - [Состав традиционных мартенситностареющих сталей](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#состав-традиционных-мартенситностареющих-сталей "Состав традиционных мартенситностареющих сталей") - [Марки, обозначения и значение 18Ni(250)](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#марки-обозначения-и-значение-18ni-250 "Марки, обозначения и значение 18Ni(250)") - [Как в мартенситно-стареющей стали образуется мартенсит](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#как-в-мартенситно-стареющей-стали-образуется-мартенсит "Как в мартенситно-стареющей стали образуется мартенсит") - [Старение, выделение фаз и ближний порядок](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#старение-выделение-фаз-и-ближний-порядок "Старение, выделение фаз и ближний порядок") - [Прочность, пластичность, вязкость и характер разрушения](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#прочность-пластичность-вязкость-и-характер-разрушения "Прочность, пластичность, вязкость и характер разрушения") - [AMS6515 как пример стандартизации](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#ams6515-как-пример-стандартизации "AMS6515 как пример стандартизации") - [Обработка, изготовление и контроль размеров](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#обработка-изготовление-и-контроль-размеров "Обработка, изготовление и контроль размеров") - [Бескобальтовые мартенситно-стареющие стали и M789](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#бескобальтовые-мартенситно-стареющие-стали-и-m789 "Бескобальтовые мартенситно-стареющие стали и M789") - [Аддитивное производство меняет металлургическую задачу](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#аддитивное-производство-меняет-металлургическую-задачу "Аддитивное производство меняет металлургическую задачу") - [Испытания, характеристика и мониторинг усталости in situ](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#испытания-характеристика-и-мониторинг-усталости-in-situ "Испытания, характеристика и мониторинг усталости in situ") - [Области применения и логика выбора без маркетинговых заявлений](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#области-применения-и-логика-выбора-без-маркетинговых-заявлений "Области применения и логика выбора без маркетинговых заявлений") - [Как читать спецификацию на маражинг-сталь](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#как-читать-спецификацию-на-маражинг-сталь "Как читать спецификацию на маражинг-сталь") ## Что такое мартенситно-стареющая сталь — и чем она не является ### Низкоуглеродная железо-никелевая мартенситная концепция Мартенситно-стареющие стали представляют собой семейство высоколегированных железо-никелевых сталей с очень низким содержанием углерода, в которых конечная прочность достигается главным образом за счёт выделения интерметаллидных фаз при старении, а не за счёт упрочнения углеродом. Их определяющей матрицей является низкоуглеродистый реечный мартенсит, обычно образующийся после растворяющего отжига и охлаждения из аустенитной области. Никель достаточно снижает температуру начала мартенситного превращения, поэтому аустенит при охлаждении превращается в мартенсит без необходимости использовать высокое содержание углерода, характерное для обычных сталей, подвергаемых закалке и отпуску. #### Ключевое различие Растворная обработка создаёт относительно мягкую, хорошо обрабатываемую мартенситную матрицу; старение обеспечивает значительную часть конечной прочности за счёт выделения интерметаллидных фаз. Мартенситно-стареющая сталь — это не просто закалённый твёрдый мартенсит. Этот мартенсит прочнее феррита, но намеренно значительно мягче, чем мартенситно-стареющее состояние готового материала. Это центральный элемент концепции. Сплав проектируют таким образом, чтобы после растворяющей обработки формировалась относительно пластичная, хорошо обрабатываемая низкоуглеродистая мартенситная структура; последующее старение вызывает образование наноразмерных или мелкодисперсных интерметаллидных фаз внутри этой матрицы и вокруг неё. Материал представляет собой не просто «твёрдый мартенсит», а мартенситную сталь, упрочнённую выделениями. Основные легирующие роли, описываемые для обычных мартенситно-стареющих сталей. | Элемент | Основная металлургическая роль | Пример или уточнение | |---|---|---| | Никель | Стабилизирует аустенит и способствует формированию мартенситной матрицы | Приблизительно 18,5 % в AMS6515 | | Кобальт | Изменяет термодинамику матрицы и способствует выделению фаз, обогащённых молибденом | 12,0 % в AMS6515 | | Молибден | Непосредственно участвует в упрочнении интерметаллидных фаз | 4,9 % в AMS6515 | | Титан | Участвует в образовании упрочняющих выделений, обогащённых никелем и титаном | 1,40 % в AMS6515 | | Алюминий | Может входить в упорядоченные интерметаллидные фазы и влиять на выделение | 0,10 % в AMS6515 | Легирующие добавки отличают мартенситно-стареющие марки от обычных железо-никелевых сплавов. Традиционные марки с кобальтом обычно содержат никель, кобальт, молибден, титан и небольшие добавки алюминия. Кобальт влияет на матрицу и процессы выделения, тогда как молибден и титан участвуют в реакциях упрочнения, приводящих к образованию интерметаллидных соединений. Важен точный баланс состава: изменение содержания никеля, кобальта, молибдена, титана или алюминия меняет температуры превращений, состав и количество выделений, реакцию на старение, вязкость разрушения и размерную стабильность. Номинальный состав (мас. %) Номинальные основные легирующие добавки в обозначении AMS6515. SAE AMS6515 показывает, почему марку необходимо рассматривать как материал с определёнными характеристиками, а не как приблизительный рецепт. Этот стандарт устанавливает требования к стали, выплавленной методом двойного вакуумного плавления и подвергнутой отжигу, с обозначенным составом «18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al». Такой состав не является взаимозаменяемым с любым изделием, называемым мартенситно-стареющей сталью 18Ni. Способ выплавки, форма изделия, требуемое состояние и допустимые диапазоны состава являются частью спецификации. Низкое содержание углерода имеет не меньшее значение. Обычно его поддерживают достаточно низким, чтобы ограничить образование карбидов и не допустить превращения углерода в основной источник твёрдости. Получаемый мартенсит характеризуется сравнительно небольшим вкладом упрочнения за счёт дислокаций и твёрдого раствора по сравнению с высокоуглеродистым мартенситом, что оставляет значительный потенциал для последующего дисперсионного упрочнения. Это также помогает объяснить, почему при контролируемых термической обработке и чистоте мартенситно-стареющие стали могут сочетать высокую прочность с полезными вязкостью разрушения и пластичностью. Мартенситно-стареющая сталь **Мартенситно-стареющая сталь** Низкоуглеродистая высоконикелевая сталь на основе железа, которая при охлаждении образует мартенситную матрицу и приобретает значительную часть конструкционной прочности благодаря индуцированному старением выделению интерметаллидных фаз. Таким образом, формальное определение должно быть более узким, чем «очень прочная сталь»: мартенситно-стареющая сталь — это низкоуглеродистый высоконикелевый сплав на основе железа, образующий при охлаждении мартенситную матрицу и приобретающий значительную часть своей эксплуатационной прочности благодаря интерметаллидному выделению, индуцированному старением. Сталь может обладать исключительно высокой прочностью, не соответствуя этому определению. ![Схематическое сравнение искажённого углеродом мартенсита с низкоуглеродистым мартенситом, упрочнённым выделениями](/images/uploads/9811da7f-21f0-423d-a60d-e23a3cf8f3bb/wiki-inline-a-labeled-comparison-of-carbon-hardening-in-conventional-steel-and-precipitation-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/9811da7f-21f0-423d-a60d-e23a3cf8f3bb/wiki-inline-a-labeled-comparison-of-carbon-hardening-in-conventional-steel-and-precipitation-2027x2560.avif "Увеличить изображение — Схематическое сравнение искажённого углеродом мартенсита с низкоуглеродистым мартенситом, упрочнённым выделениями") ### Почему определяющим механизмом является дисперсионное твердение, а не упрочнение углеродом #### Последовательность мартенситного старения 1. **Растворный отжиг** Растворяет соответствующие легирующие элементы в аустените и формирует подходящее химическое состояние. 2. **Охлаждение** Превращает аустенит в низкоуглеродистый реечный мартенсит. 3. **Старение** Позволяет атомам растворённых элементов объединяться в кластеры и формироваться упорядоченным интерметаллидным выделениям. 4. **Упрочнение** Выделения препятствуют движению дислокаций и повышают предел текучести. Обычная последовательность термической обработки включает несколько отдельных стадий. Сначала растворяющий отжиг растворяет легирующие элементы в аустените и формирует подходящее химическое состояние. Затем при охлаждении образуется реечный мартенсит. В свежезакалённом состоянии этот мартенсит относительно мягок. Старение при температуре около 480 °C вызывает кластеризацию атомов растворённых элементов и образование упорядоченных интерметаллидных выделений. Эти выделения препятствуют движению дислокаций, обеспечивая значительное повышение предела текучести, характерное для данной марки. \[1\] \[1\] **Maraging Steels**. ASM International. ASM Handbook, 2018. ASM Handbook, Volume 4A, Steel Heat Treating Fundamentals and Processes В главе *Мартенситно-стареющие стали*, опубликованной ASM International в 2018 году, эта последовательность описывается как растворяющий отжиг, образование мартенсита, старение, выделение фаз и ближний порядок. В том же источнике основная обработка выделением отнесена к температуре около 480 °C; для промышленных сталей приводятся значения предела текучести от 1030 до 2420 МПа. Эти показатели описывают результат для конкретного состава и определённой термической истории, а не внутреннее свойство любой низкоуглеродистой никелевой стали. Обозначение 18Ni(250) приблизительно соответствует классу прочности 250 ksi, или около 1720–1725 МПа. Limited evidence В справочном материале NASA за 2018 год 18Ni(250) определяется как низкоуглеродистая железо-никелевая сталь с реечным мартенситом, упрочняемая интерметаллидными выделениями примерно при 480 °C. Обозначение «250» приблизительно соответствует классу прочности 250 ksi, то есть около 1720 МПа, а не процентному содержанию углерода или универсальной химической формуле. Родственные обозначения, такие как 18Ni(300) и 18Ni(350), указывают на более высокие номинальные классы прочности, однако само обозначение не отменяет необходимости проверить применимую спецификацию и состояние после термической обработки. Мартенситно-стареющие стали получают большую часть конечной прочности благодаря индуцированному старением выделению интерметаллидных фаз, а не упрочнению углеродом. Strong evidence Внутренний отчёт NIST 8582, опубликованный в 2025 году, прямо формулирует это различие: сначала растворяющая обработка и закалка создают относительно мягкий мартенсит, после чего термическая обработка на выделение формирует мелкодисперсные выделения и обеспечивает высокие прочность, пластичность и вязкость разрушения. В обычной углеродистой стали, подвергнутой закалке и отпуску, основную роль в механизме упрочнения играют углерод, удерживаемый в мартенсите, и последующие реакции отпуска. В мартенситно-стареющей стали намеренно низкое содержание углерода означает, что такое объяснение является неполным и обычно вводит в заблуждение. Определяющим событием упрочнения является выделение фаз. #### Не переносите режим старения вслепую Приблизительно 480 °C — это эталонный режим старения, а не универсальное предписание. Недостаточное старение может оставить прочность ниже установленной спецификации, тогда как чрезмерная выдержка или температура могут привести к укрупнению выделений и снижению упрочнения. Используйте режим, квалифицированный для конкретной марки, формы изделия и предшествующей термической истории. Перестаривание показывает, что реакция обусловлена металлургическими процессами, а не просто воздействием температуры. Слишком короткое старение может привести к недостаточному количеству выделений для достижения заданной прочности. Слишком длительное или слишком горячее старение может вызвать укрупнение выделений и снижение упрочнения, тогда как чрезмерное тепловое воздействие способно изменить матрицу и размерное состояние материала. Номинальная температура старения не заменяет полного режима обработки: на результат влияют размер сечения, однородность температуры в печи, предшествующая растворяющая обработка, скорость охлаждения и форма изделия. Технологический маршрут добавляет ещё одну переменную. Селективное лазерное сплавление в порошковом слое может формировать мелкие ячейки затвердевания, остаточные напряжения, пористость, текстуру и микроструктуры, зависящие от направления, ещё до начала любой обычной термической обработки. В технической записке NIST 2352, опубликованной в 2025 году, оцениваются режимы растворяющего отжига, межкритического отжига и старения для бескобальтовой стали M789, изготовленной методом селективного лазерного сплавления в порошковом слое. Эта работа показывает, что мартенситно-стареющий сплав, изготовленный аддитивным способом, нельзя автоматически считать эквивалентным деформируемому материалу с аналогичным номинальным химическим составом. В работе NIST 2024 года *Исследование мониторинга усталости мартенситно-стареющей стали, изготовленной аддитивным способом, в процессе эксплуатации* также сообщается о различиях твёрдости и жёсткости в зависимости от направления выращивания. Измерения магнитной проницаемости выявляли усталостные повреждения до разрушения, показывая, что проблема взаимосвязи процесса и структуры выходит за пределы исходных свойств при растяжении. Аддитивное производство не меняет определения мартенситно-стареющей стали, но изменяет исходную микроструктуру, которую должна скорректировать термическая обработка. ### Разграничение названий марок и общих описаний Названия марок, классы прочности и спецификации обозначают разные виды информации. | Обозначение | Значение | Чего оно не устанавливает | |---|---|---| | Мартенситно-стареющая | Металлургическое семейство, основанное на низкоуглеродистом мартенсите и дисперсионном упрочнении | Единый химический состав или уровень свойств | | 18Ni(250) | Номинальное семейство 18Ni и приблизительный класс прочности 250 ksi | Полную химическую спецификацию или сертификацию | | 18Ni(300) | Номинальное семейство 18Ni и более высокий класс прочности | Химический состав, эквивалентный составу любой другой марки 18Ni | | M789 | Мартенситно-стареющая марка без кобальта | Взаимозаменяемость с содержащими кобальт марками 18Ni | | AMS6515 | Спецификация конкретного сплава, способа выплавки, состояния и формы изделия | Общий синоним мартенситно-стареющей стали 18Ni | «Мартенситно-стареющая» — это название металлургического семейства; «18Ni(250)», «18Ni(300)», «18Ni(350)», «M789» и «AMS6515» обозначают конкретные системы марок, классы прочности или спецификации. Их не следует использовать как синонимы. Классические марки 18Ni обычно связывают с составами, содержащими кобальт. Бескобальтовые марки были разработаны с учётом иных требований к составу, стоимости, снабжению и технологической обработке, однако удаление кобальта не оставляет неизменными все остальные металлургические переменные. Например, M789 — это бескобальтовая мартенситно-стареющая сталь с собственной системой легирования, характером выделения фаз, требованиями к термической обработке и ограничениями по свойствам изделия. Простое обозначение «18Ni(300)» стёрло бы информацию, необходимую для интерпретации её поведения. Само по себе наличие никеля также не делает сталь мартенситно-стареющей. Многие нержавеющие, криогенные, конструкционные и [дисперсионно-твердеющие стали](/ru/категории/дисперсионно-твердеющие-стали "дисперсионно-твердеющие стали") содержат никель, но формируют другие матрицы или используют иные реакции упрочнения. Никельсодержащая сталь, упрочняемая преимущественно углеродом, азотом, выделением карбидов, выделением меди или продуктами превращения, относится к другому классу, если только её установленная металлургия не соответствует определению мартенситно-стареющей стали. Обратное упрощение также ошибочно: не всякая сверхвысокопрочная сталь является мартенситно-стареющей. Бейнитные стали, легированные стали, подвергаемые закалке и отпуску, инструментальные стали и некоторые дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали могут достигать сопоставимой прочности за счёт иных механизмов. Уровень прочности свидетельствует о характеристиках материала, но не доказывает его принадлежность к определённому классу. Для корректной идентификации необходимо учитывать обозначение марки, предельные значения химического состава, требования к выплавке и форме изделия, состояние после термической обработки и реакцию выделения фаз, обеспечивающую заданные свойства. ## Состав традиционных мартенситностареющих сталей Мартенситностареющая сталь определяется не столько единой рецептурой сплава, сколько стратегией подбора состава и термической обработки. Ее матрица представляет собой мартенсит на основе железа и никеля с очень низким содержанием углерода, который после закалки намеренно оставляют достаточно мягким, чтобы при старении обеспечить значительное упрочнение. Никель, кобальт, молибден, титан, алюминий и меньшие по величине добавки затем регулируют образование, распределение и стабильность упрочняющих выделений. В результате реализуется иной механизм упрочнения, чем в обычных углеродистых сталях. В углеродистой стали быстрое охлаждение образует твердый мартенсит, поскольку углерод, захваченный пересыщенным твердым раствором, искажает объемноцентрированную тетрагональную решетку. В мартенситностареющих сталях углерода настолько мало, что этот механизм вносит сравнительно небольшой вклад. После растворяющего отжига и закалки матрица обычно представляет собой низкоуглеродистый реечный мартенсит с относительно низкой твердостью и хорошей обрабатываемостью. Во внутреннем отчете NIST 8582 эта последовательность описывается как растворяющий отжиг и закалка с образованием относительно мягкого мартенсита, за которыми следует термическая обработка старением, формирующая мелкодисперсные выделения и обеспечивающая высокую прочность, пластичность и вязкость. Старение обычно проводят вблизи 480 °C, где образуются интерметаллические соединения, а ближний порядок также может способствовать упрочнению. Это различие важно учитывать при обсуждении состава. Легирующий элемент может влиять на образование мартенсита, химический состав выделений, стабильность аустенита, структуру зерен или на все четыре фактора одновременно. Его номинальное процентное содержание нельзя интерпретировать независимо от обозначения марки, технологии выплавки, формы изделия и термической предыстории. ### Роль никеля в мартенситной матрице Никель является основным легирующим элементом, формирующим матрицу традиционных мартенситностареющих сталей. Он стабилизирует аустенит при температуре растворяющего отжига, позволяя обрабатывать сталь в виде твердого раствора, богатого никелем, до охлаждения. При закалке аустенит превращается в реечный мартенсит, несмотря на очень низкое содержание углерода. Таким образом, никель способствует созданию исходной низкоуглеродистой мартенситной структуры, от которой зависит последующее дисперсионное твердение. Содержание никеля также связано с соотношением между образованием мартенсита и сохранением остаточного аустенита. Слишком малое количество никеля может снизить стабильность заданного интервала аустенитной обработки и изменить характер превращения. Более высокое содержание никеля может повысить стабильность аустенита и, в зависимости от полного состава и режима термической обработки, способствовать сохранению остаточного аустенита или его обратному превращению при старении. Матрица не является просто пассивной средой: содержание никеля влияет на химическую движущую силу последующего выделения фаз и на реакцию сплава при перестаривании. Распространенное обозначение 18Ni(250), использованное NASA в справочном документе по материалам за 2018 год, относится к мартенситностареющей марке, содержащей приблизительно 18 % никеля и имеющей номинальный уровень прочности 250 ksi. Это обозначение не является полной химической спецификацией. Оно указывает на семейство марок и ожидаемый класс прочности, тогда как соответствующая спецификация материала устанавливает пределы содержания никеля, кобальта, молибдена, титана, алюминия, углерода и других элементов. SAE AMS6515 дает более точный пример. В ней указана сталь вакуумно-дуговой двойной выплавки в отожженном состоянии, предназначенная для прутков, поковок, труб и колец, с составом, обозначенным как **18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al**. Эту химическую формулу не следует считать составом всех мартенситностареющих сталей с содержанием никеля 18Ni. Она представляет состав, установленный именно этой спецификацией AMS, а свойства стали зависят от заданных требований к изделию и термической обработке. Никель также способствует обеспечению вязкости низкоуглеродистой матрицы. Поскольку закаленный мартенсит не подвергается сильному деформированию углеродом, мартенситностареющие стали могут сочетать высокий потенциал прочности с полезной трещиностойкостью при условии контроля неметаллических включений, ликвации, размера зерна предшествующего аустенита, укрупнения выделений и технологических дефектов. Прочность обеспечивается не одним никелем. Никель формирует матрицу и задает условия превращения, тогда как основной прирост твердости происходит при старении. ### Кобальт и молибден как участники дисперсионного твердения Кобальт характерен для многих традиционных высокопрочных мартенситностареющих марок. Обычно его не рассматривают как единственный элемент, образующий выделения. Вместо этого кобальт изменяет термодинамику и кинетику матрицы таким образом, что интерметаллические выделения, содержащие молибден и никель, эффективнее формируются при старении. Кобальт может снижать растворимость молибдена в мартенсите на основе железа и никеля, увеличивая химическую движущую силу образования богатых молибденом выделений. Он также влияет на мартенситное превращение и на реакцию сплава при повторном нагреве. Ближний порядок **Ближний порядок** Локальное химическое расположение, при котором атомы растворённых элементов формируют предпочтительные связи с соседними атомами до образования идентифицируемых выделений или одновременно с ним. Молибден непосредственно участвует в дисперсионном упрочнении. При старении он входит в состав мелкодисперсных интерметаллических фаз, которые в традиционных мартенситностареющих сталях часто описывают как богатые молибденом выделения, связанные с никелем и железом. Точный набор выделений зависит от марки и режима обработки; упрощенные описания, приписывающие каждому типу мартенситностареющей стали одно определенное соединение, вводят в заблуждение. Наноразмерные кластеры, упорядоченные области и более поздние интерметаллические частицы могут формироваться последовательно; их размер и расстояние между ними определяют прочность, а укрупнение приводит к ее снижению. Взаимодействие кобальта и молибдена объясняет, почему номинальный состав необходимо рассматривать как систему. В AMS6515 сочетание **12.0 % кобальта** и **4.9 % молибдена** не эквивалентно добавлению каждого из этих элементов по отдельности. Указанные **18.5 % никеля** формируют матрицу, тогда как кобальт и молибден способствуют созданию условий для выделений, способных обеспечить высокопрочное состаренное состояние. ASM International сообщила в 2018 году, что предел текучести промышленно выпускаемых мартенситностареющих сталей составляет приблизительно от **1030 до 2420 MPa**. Этот диапазон отражает различия в составе, марке, режиме старения и состоянии изделия, а не существование единой универсальной химической формулы. Поэтому кобальтсодержащие марки нельзя напрямую заменять бескобальтовыми, подбирая лишь одинаковое содержание никеля. Бескобальтовая сталь M789 иллюстрирует это положение. Она относится к иному подходу к составу, при котором дисперсионное упрочнение достигается без традиционной добавки кобальта, а требуемая реакция обеспечивается корректировкой содержания других легирующих элементов. Режим растворяющей обработки, температура старения и допустимый технологический интервал должны устанавливаться непосредственно для M789. Дополнительной переменной является производственный маршрут. В технической записке NIST 2352, опубликованной в 2025 году, оцениваются режимы растворяющего отжига, межкритического отжига и старения для бескобальтовой стали M789, полученной методом лазерного сплавления в порошковом слое. Эти режимы применяются к материалу, исходно имеющему быстро закристаллизовавшуюся, направленно сформированную микроструктуру, а не ту же гомогенизированную структуру, которая ожидается у традиционного деформированного полуфабриката. Одно только обозначение марки не позволяет прогнозировать одинаковое распределение выделений при использовании разных производственных маршрутов. ### Титан, алюминий и малые добавки Титан является мощной добавкой, способствующей образованию выделений, во многих мартенситностареющих марках. При старении он может участвовать в образовании богатых никелем и титаном интерметаллических выделений, формируя плотную совокупность наноразмерных упрочняющих частиц при надлежащем контроле режима обработки. Поэтому содержание титана относится к наиболее существенным различиям между номинально сходными марками. В AMS6515 содержание титана установлено на уровне **1.40 %** — это значительная добавка, которую необходимо рассматривать вместе с 18.5 % никеля, 12.0 % кобальта и 4.9 % молибдена. В приведенном примере AMS6515 алюминий присутствует в значительно меньшем количестве — **0.10 %**, однако малая концентрация не означает незначительного металлургического эффекта. Алюминий может входить в состав упорядоченных интерметаллических фаз, изменять реакции выделения, а также влиять на раскисление и совокупность неметаллических включений. Его роль зависит от остального химического состава и режима старения. Марка, богатая титаном и содержащая лишь следовую добавку алюминия, не обязательно сформирует такую же совокупность частиц, как марка с большим содержанием алюминия и меньшим содержанием титана. Содержание углерода обычно ограничивают очень низким уровнем, поскольку избыток углерода перенаправил бы упрочнение в сторону образования карбидов и углеродно-искаженного мартенсита. Это могло бы привести к связыванию титана или молибдена, образованию нежелательных включений, снижению вязкости и ухудшению контроля над предполагаемой интерметаллической реакцией. Кремний и марганец, как правило, контролируют, а не используют в качестве основных упрочняющих добавок; содержание серы и фосфора ограничивают, поскольку включения и сегрегация по границам зерен могут ухудшать пластичность и усталостные характеристики. Бор, цирконий, кальций и другие малые добавки могут присутствовать в отдельных спецификациях для контроля границ зерен, включений или технологического поведения, однако они не являются универсальными признаками семейства мартенситностареющих сталей. Такая же осторожность необходима при рассмотрении материалов, изготовленных аддитивными методами. В 2024 году NIST сообщила, что образцы мартенситностареющей стали, полученные лазерным сплавлением в порошковом слое, демонстрировали различия твердости и жесткости в зависимости от направления построения. В этом же исследовании было установлено, что измерения магнитной проницаемости позволяют выявлять усталостное повреждение до разрушения. Эти результаты подтверждают основной вывод: состав определяет возможные механизмы выделения фаз, но технология выплавки, температурные градиенты, пористость, текстура, растворяющая обработка и старение определяют фактически формирующуюся структуру. Поэтому мартенситностареющая сталь представляет собой зависящую от марки и технологического процесса систему дисперсионного упрочнения, а не просто высоконикелевую сталь с исключительно высоким показателем прочности. ## Марки, обозначения и значение 18Ni(250) ### Номинальные обозначения 18Ni и классы прочности Семейство 18Ni определяется прежде всего своей металлургической концепцией: это низкоуглеродистая, богатая никелем сталь, формирующая вязкую реечную мартенситную матрицу, которая затем упрочняется старением. Обозначение «18Ni» представляет собой ссылку на номинальный состав, а не полную химическую спецификацию. Традиционные кобальтсодержащие марки обычно содержат около 18 % никеля, а также кобальт, молибден, титан и небольшие добавки, например алюминий. Содержание углерода намеренно поддерживается очень низким — обычно на уровне около 0,03 % или ниже, — чтобы основное упрочнение стали не зависело от пересыщения углеродом и образования карбидов. Именно это отличие отделяет мартенситностареющую сталь от обычной легированной стали, подвергаемой закалке и отпуску. Растворяющий отжиг и охлаждение превращают аустенит в мартенсит, однако первоначальный мартенсит сравнительно мягок. Основное повышение прочности происходит в результате отдельной обработки старением. Во внутреннем отчёте NIST 8582, опубликованном в 2025 году, эта последовательность описана однозначно: растворение и закалка образуют относительно мягкий мартенсит, после чего термическая обработка старением формирует мелкодисперсные выделения и повышает прочность при сохранении полезных пластичности и вязкости. Матричная структура создаётся превращением; исключительную прочность обеспечивает дисперсионное упрочнение. Обозначения 18Ni в скобках — это сокращённые обозначения класса прочности, а не полные спецификации материала. | Обозначение | Номинальная ссылка на класс прочности | Требуется спецификация? | |---|---|---| | 18Ni(200) | Приблизительно класс 200 ksi | Да | | 18Ni(250) | Приблизительно класс 250 ksi | Да | | 18Ni(300) | Приблизительно класс 300 ksi | Да | | 18Ni(350) | Приблизительно класс 350 ksi | Да | Числа в скобках, используемые для обозначения традиционных марок — 18Ni(200), 18Ni(250), 18Ni(300) и 18Ni(350), — являются ссылками на классы прочности. Они приблизительно соответствуют уровням предела прочности при растяжении в ksi после предусмотренной обработки старением, хотя точные требования к свойствам зависят от применимой спецификации на материал, формы изделия, направления испытания и состояния материала. Поэтому такие названия служат сокращёнными обозначениями в инженерной литературе, проектной практике и обсуждениях авиационно-космических материалов. Они не заменяют спецификацию на закупку или сертификацию. Диапазон прочности промышленных мартенситностареющих сталей широк. В издании ASM International за 2018 год, посвящённом *мартенситностареющим сталям*, указаны промышленные значения предела текучести от 1030 до 2420 МПа. Один лишь ярлык «18Ni» не может объяснить такой разброс. На конечный результат влияют содержание никеля, уровни кобальта и молибдена, добавки титана или алюминия, технология выплавки, размер сечения, температура и продолжительность растворяющей обработки и старения. Обозначение даёт полезную информацию о семействе стали и классе прочности, но не устраняет влияние этих переменных. Состав также различается у марок, которые иногда объединяют в общих описаниях. Традиционная кобальтсодержащая марка 18Ni не является химически взаимозаменяемой с бескобальтовой M789. M789 была разработана как бескобальтовая мартенситностареющая сталь, поэтому её реакции выделения, термический отклик и технологическое окно необходимо оценивать самостоятельно. Название «мартенситностареющая сталь» для обоих материалов указывает на механизм упрочнения старением, но не устанавливает эквивалентность их химического состава или свойств. Стандарты добавляют ещё один уровень точности. Например, SAE AMS6515 имеет обозначение *сталь, мартенситностареющие прутки, поковки, трубы, кольца, 18,5Ni-12,0Co-4,9Mo-1,40Ti-0,10Al, двойная вакуумная выплавка, отожжённое состояние*. Состав, приведённый в этом обозначении, конкретен: 18,5 % никеля, 12,0 % кобальта, 4,9 % молибдена, 1,40 % титана и 0,10 % алюминия; предусмотрены двойная вакуумная выплавка и поставка в отожжённом состоянии. Это не просто другой способ написания «18Ni(250)». В техническом документе такую марку и спецификацию следует воспроизводить в точности, включая номер стандарта и указанную форму изделия, если это необходимо. ### 18Ni(250) и ссылка на приблизительно 250 ksi **Справочные сведения для 18Ni(250)** Номинальный класс прочности 250 ksi Приблизительный эквивалент в метрической системе 1724 МПа Матрица Низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля Температура дисперсионного твердения Около 480 °C Ограничение обозначения Не является полной химической спецификацией NASA использует 18Ni(250) как типичное обозначение мартенситностареющей стали и указывает для неё значение приблизительно 250 ksi. Поскольку 1 ksi составляет около 6,895 МПа, 250 ksi соответствуют приблизительно 1724 МПа. Это удобная ссылка на класс прочности, а не утверждение, что каждый образец 18Ni(250) покажет при испытании ровно 250 ksi или что каждое приведённое значение относится к одному и тому же свойству. Это важно, поскольку «250 ksi» может быть воспринято как предел прочности при растяжении, тогда как стандарт может также устанавливать требования к пределу текучести, удлинению, относительному сужению, твёрдости или ударным характеристикам. Соответствующее свойство может изменяться и в зависимости от ориентации и геометрии изделия. Пруток, поковка, кольцо, лист и деталь, изготовленная аддитивным способом, могут относиться к одной широкой группе марок, но по-разному реагировать на растворяющую обработку и старение. В массивных сечениях при термической обработке в печи могут возникать температурные градиенты; тонкие сечения могут охлаждаться быстрее. Испытание продольного образца, вырезанного из прутка, автоматически не подтверждает свойства в поперечном направлении или по толщине. Описание NASA является более информативным с металлургической точки зрения, чем одно только число прочности. В нём 18Ni(250) определяется как низкоуглеродистый железоникелевый реечный мартенсит, упрочняемый старением за счёт выделения интерметаллидных фаз примерно при 480 °C. ASM International также указывает основную обработку выделением вблизи 480 °C и описывает последовательность упрочнения как растворяющий отжиг, образование мартенсита, старение, выделение фаз и упорядочение на коротких расстояниях. Матрица не приобретает исключительно высокую прочность только вследствие закалки. Обработка старением изменяет её за счёт образования мелкодисперсных интерметаллидных фаз, обычно содержащих никель, молибден, титан и родственные легирующие элементы. Номинальный класс при этом сохраняет практическую ценность. Он позволяет проектировщику различать семейства с приблизительно 200, 250, 300 или 350 ksi при сравнении освоенных вариантов материалов. Однако это число представляет собой целевой класс для определённого состояния, а не универсальное внутреннее свойство материала. Перестаривание может укрупнить или изменить состав выделений и снизить прочность. Недостаточное старение оставляет материал ниже предусмотренного уровня свойств. Чрезмерно высокая температура растворяющей обработки, неподходящее охлаждение или предшествующая обработка также могут изменить отклик материала. ### Почему обозначение сплава не является сертификатом термической обработки Обозначение сплава указывает, каким должен быть материал; оно не подтверждает, как была обработана конкретная плавка, сечение или деталь. Полная документация на материал должна связывать химический состав со стандартом, формой изделия, технологией выплавки, состоянием поставки, режимом термической обработки, местом отбора образца и измеренными механическими свойствами. Одно обозначение «18Ni(250)» не содержит ни одной из этих подробностей. Измерения магнитной проницаемости могут выявлять усталостные повреждения в мартенситно-стареющей стали, изготовленной аддитивным способом, до окончательного разрушения. Preliminary evidence Это различие становится ещё более существенным при селективном лазерном сплавлении в порошковом слое. В технической записке NIST 2352, опубликованной в 2025 году, оцениваются растворяющий отжиг, межкритический отжиг и обработки старением для изготовленной этим способом бескобальтовой M789. Предметом исследования является не просто номинальный сплав, а взаимодействие порошка, истории плавления, термических циклов, микроструктуры и последующей обработки. В работе NIST *Исследование мониторинга усталости мартенситностареющей стали, изготовленной аддитивным способом, в процессе производства*, опубликованной в 2024 году, также сообщается о различиях твёрдости и жёсткости в зависимости от направления построения. Измерения магнитной проницаемости позволили обнаружить усталостное повреждение до разрушения, показав, что история процесса может влиять как на свойства, так и на результаты контроля. Поэтому компонент из M789, изготовленный печатью, нельзя сертифицировать простым присвоением традиционного обозначения класса прочности 18Ni без соответствующих оговорок. Имеют значение ориентация слоёв, пористость, состояние поверхности, остаточные напряжения, термическая обработка и план отбора образцов. То же предостережение относится и к деформируемому материалу, хотя соответствующие переменные будут иными. По этой причине спецификации следует приводить полностью: точное обозначение марки или стандарта, пределы химического состава, форму изделия, способ выплавки, отожжённое или состаренное состояние, требования к термической обработке и применимые испытания механических свойств. «18Ni(250)» — полезное сокращённое обозначение мартенситностареющего класса с прочностью приблизительно 250 ksi. Однако оно не заменяет документ, устанавливающий, соответствует ли конкретный стальной полуфабрикат или деталь требованиям этого класса. ## Как в мартенситно-стареющей стали образуется мартенсит Мартенситно-стареющая сталь начинает формироваться в результате термической обработки, создающей мартенситную матрицу, однако первичный мартенсит не является главным источником ее исключительной прочности. Основная последовательность такова: превращение, за которым следует выделение упрочняющих фаз. Растворный отжиг подготавливает аустенит с подходящим химическим составом, закалка превращает этот аустенит в низкоуглеродистый реечный мартенсит, а старение при температуре около 480 °C приводит к образованию интерметаллических частиц нанометрового масштаба, препятствующих деформации. Смешение этих двух механизмов упрочнения приводит к ошибочному описанию мартенситно-стареющей стали как всего лишь очень твердого закаленного сплава. ### Растворный отжиг и гомогенизация Исходная микроструктура зависит от формы изделия и предшествующей обработки, однако первым основным термическим этапом является растворный отжиг. Сталь нагревают до аустенитной области, обычно до температуры, установленной для конкретной марки и стандарта на изделие, и выдерживают достаточно долго, чтобы легирующие элементы растворились или перераспределились в железосодержащей матрице. Такая обработка устраняет значительную часть химической неоднородности, возникшей при литье, ковке, прокатке или предыдущем термическом воздействии. Никель играет центральную роль в поведении при превращении. В обычных марках значительное содержание никеля снижает температуру начала образования мартенсита и позволяет аустениту превращаться при охлаждении без высокого содержания углерода, применяемого в обычных закаливаемых и отпускаемых сталях. Кобальт и молибден также изменяют стабильность фаз и последующую реакцию выделения, тогда как титан и алюминий могут участвовать в образовании упрочняющих выделений или влиять на их зарождение. Их присутствие нельзя считать взаимозаменяемым для разных марок. Например, SAE AMS6515 устанавливает требования к стали состава 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al, выплавленной с двойной вакуумной плавкой и подвергнутой отжигу, предназначенной для изготовления прутков, поковок, труб и колец. Это обозначение описывает конкретный состав и состояние изделия, а не любую сталь, продаваемую под общим названием мартенситно-стареющей. Марка 18Ni(250), указанная NASA, представляет собой другое обозначение материала номинального класса 250 ksi, тогда как марки без кобальта, такие как M789, используют иной баланс легирующих элементов. Поэтому режим термической обработки должен соответствовать заданному химическому составу. При растворном отжиге цель состоит не только в том, чтобы перевести сталь в аустенитное состояние. Выдержка также должна обеспечить легирующим элементам достаточно времени для выхода из ликвационных областей и перехода в более однородный твердый раствор. Чрезмерно высокая температура или слишком длительная выдержка могут вызвать рост зерна, начальное оплавление в ликвационных зонах или нежелательные изменения элементов, образующих выделения. Недостаточная обработка может сохранить локальные различия состава, которые изменяют температуры превращений и приводят к неоднородному отклику при старении. Гомогенизация особенно важна, если материал подвергался ликвации при затвердевании. Крупный слиток, кованая заготовка и деталь, полученная методом лазерного сплавления порошкового слоя, изначально имеют различную химическую структуру и разное состояние дефектов. Аддитивное производство может создавать границы ванн расплава, ячеистую ликвацию, остаточные напряжения и дефекты несплавления еще до проведения любой обычной обработки на твердый раствор. Последующий режим отжига должен учитывать эти особенности, а не исходить из предположения, что цикл, применяемый для деформированной стали, даст тот же результат. Обычно описываемая последовательность от растворной обработки до выделения фаз и упорядочения. В справочнике по термической обработке ASM International эта последовательность описывается как растворный отжиг, образование мартенсита, старение, выделение фаз и ближний порядок. Первые два этапа формируют матрицу. Они еще не создают плотную совокупность упрочняющих частиц, ответственную за наивысшие значения предела текучести. ### Закалка с образованием низкоуглеродистого реечного мартенсита После растворного отжига аустенит охлаждают достаточно быстро, чтобы подавить диффузионные превращения, такие как образование феррита или перлита. Затем аустенит превращается в мартенсит преимущественно по бездиффузионному сдвиговому механизму. В мартенситно-стареющей стали этим продуктом обычно является низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля. Определяющим является именно уточнение «низкоуглеродистый». В углеродистых сталях мартенсит образуется с углеродом, захваченным в пересыщенных междоузельных позициях. Этот углерод вызывает значительное тетрагональное искажение решетки железа и вносит большой вклад в твердость закаленной структуры. Поэтому привычная высокая твердость среднеуглеродистой стали, закаленной в воде, является результатом упрочнения при превращении, связанного с пересыщением углеродом, искажением решетки и высокой плотностью дефектов. Мартенситно-стареющая сталь использует иной путь. Содержание углерода в ней намеренно делают очень низким — часто настолько, что углерод не может обеспечить основной эффект упрочнения. Никель стабилизирует аустенит при нагреве и снижает температуру превращения, тогда как низкое содержание углерода позволяет образующемуся мартенситу сохранять структуру, близкую к малоискаженной объемно-центрированной кубической или объемно-центрированной тетрагональной решетке железа с небольшой тетрагональностью. Мартенсит образуется в виде пакетов и реек; дислокации и границы раздела обеспечивают полезную прочность и создают участки, влияющие на последующее выделение фаз. Морфология реек имеет значение. Отдельные рейки объединяются в пакеты внутри исходных аустенитных зерен, а высокая плотность дислокаций, возникающая при превращении, придает матрице измеримый уровень прочности. Однако эта структура не эквивалентна мартенситу, богатому углеродом. Она в меньшей степени искажена междоузельным углеродом и обычно значительно мягче непосредственно после закалки. Скорость охлаждения по-прежнему важна, хотя причины этого отличаются от случая обычной углеродистой стали. Сечение должно охлаждаться достаточно быстро, чтобы избежать нежелательных диффузионных продуктов и чрезмерного количества остаточного аустенита, однако требуемая скорость зависит от состава, размера сечения, начальной температуры и кинетики превращений данного сплава. Марки мартенситно-стареющей стали, богатые никелем, могут обладать значительной прокаливаемостью, позволяющей мартенситу образовываться по всему значительному сечению при практически применимых условиях охлаждения. Слишком медленная закалка или состав, стабилизирующий чрезмерное количество аустенита, могут изменить матрицу, доступную для старения. Марки, содержащие кобальт, и марки без кобальта не следует считать идентичными на этом этапе. Кобальт изменяет соотношение между никелем, молибденом, титаном и другими добавками, а также влияет на превращение и выделение фаз. M789 — мартенситно-стареющая сталь без кобальта — была исследована National Institute of Standards and Technology в Technical Note 2352 с применением обработки растворным отжигом, межкритического отжига и старения после лазерного сплавления порошкового слоя. Эти режимы отражают конкретный состав и историю изготовления; их нельзя автоматически переносить на марку 18Ni-Co-Mo, такую как сталь состава AMS6515. ### Почему состояние после закалки сравнительно мягкое Закалка необходима, но сама по себе не обеспечивает конечную прочность мартенситно-стареющей стали. Низкоуглеродистый мартенсит, образующийся на этом этапе, имеет высокую плотность дислокаций и может быть прочнее ферритной структуры, однако в нем отсутствует пересыщение углеродом, делающее обычный закаленный мартенсит чрезвычайно твердым. Значительная часть никеля, молибдена, титана, алюминия и связанных с ними легирующих добавок остается растворенной в мартенситной матрице, а не существует в виде мелкодисперсной совокупности частиц, препятствующих деформации. Такое состояние создается намеренно. Относительно мягкая матрица позволяет последующему старению значительно повысить прочность без использования высокого содержания углерода. В процессе старения, обычно при температуре около 480 °C, интерметаллические соединения зарождаются и растут в пересыщенном мартенсите. В зависимости от марки и термической истории упрочнение может быть связано с частицами, обогащенными никелем и молибденом, а также с фазами, содержащими титан или алюминий, и с ближним порядком. Эти частицы значительно эффективнее препятствуют движению дислокаций, чем одна лишь низкоуглеродистая матрица после закалки. В NIST Internal Report 8582 этот процесс описан непосредственно: сначала растворение и закалка формируют относительно мягкий мартенсит, после чего термическая обработка на выделение фаз создает мелкодисперсные выделения и обеспечивает высокие прочность, пластичность и вязкость разрушения. ASM International сообщала о промышленных значениях предела текучести от 1030 до 2420 MPa и указывала на выделение интерметаллических фаз примерно при 480 °C. NASA описывает 18Ni(250) как низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля, упрочняемый старением за счет выделения интерметаллических фаз; этот материал относится к классу прочности примерно 250 ksi. Это различие важно и для аддитивного производства. В исследовании NIST 2024 года по мониторингу усталости в образцах мартенситно-стареющей стали, полученных методом лазерного сплавления порошкового слоя, были обнаружены различия твердости и жесткости в зависимости от направления построения, тогда как измерения магнитной проницаемости позволили выявить усталостное повреждение до разрушения. Эти наблюдения показывают, что матрица и ее дефекты зависят не только от номинальной марки, но и от способа изготовления. Растворный отжиг и закалка формируют исходный мартенсит; старение определяет, какая доля потенциала сплава к выделению фаз превратится в полезную прочность. ## Старение, выделение фаз и ближний порядок Мартенситно-стареющая сталь приобретает характерную прочность благодаря двум различным металлургическим процессам. Обработка на твердый раствор и закалка создают низкоуглеродистую мартенситную матрицу на основе железа и никеля; последующее старение позволяет легирующим элементам диффундировать и образовывать упорядоченные интерметаллические выделения. Первый этап представляет собой упрочнение при превращении, хотя образующийся мартенсит сравнительно мягок из-за очень низкого содержания углерода. Второй этап — упрочнение выделениями, повышающее прочность за счет препятствования движению дислокаций плотной совокупностью частиц нанометрового масштаба. Это различие отделяет мартенситно-стареющую сталь от обычных углеродистых или легированных сталей, подвергнутых закалке и отпуску. В стали с высоким содержанием углерода пересыщенный мартенсит обладает высокой твёрдостью, поскольку углерод создаёт деформированную объёмно-центрированную тетрагональную решётку. В мартенситно-стареющей стали содержание углерода намеренно поддерживают на очень низком уровне, поэтому после закалки матрица обычно представляет собой низкоуглеродистый реечный мартенсит с объёмно-центрированной кубической или объёмно-центрированной тетрагональной решёткой и умеренной собственной твёрдостью. Последующее упрочнение в основном обусловлено реакциями с участием интерметаллидных соединений никеля, молибдена, титана, алюминия и других элементов в процессе старения. ### Режим старения при температуре около 480 °C ASM International описывает мартенситно-стареющие стали как стали с очень низким содержанием углерода и высоким содержанием никеля, содержащие такие добавки, как кобальт и молибден, и упрочняемые выделением интерметаллидных фаз при температуре около 480 °C. Эта температура является полезной ориентировочной точкой, но не универсальным предписанием. Фактические температура старения и продолжительность выдержки зависят от марки, формы изделия, предшествующей обработки на твёрдый раствор, размера сечения, регулирования печи и требуемого сочетания прочности, вязкости, пластичности и стабильности размеров. Обычную последовательность часто формулируют как растворяющий отжиг, образование мартенсита, старение, выделение фаз и ближний порядок. При растворяющем отжиге основные легирующие элементы переводятся в достаточно однородный аустенитный твёрдый раствор. Затем закалка подавляет диффузионное превращение и приводит к образованию реечного мартенсита. Поскольку содержание углерода низкое, этот мартенсит относительно мягок и обычно вызывает меньшую деформацию при закалке по сравнению с мартенситными сталями с высоким содержанием углерода. При последующей термической обработке диффузия становится достаточно быстрой, чтобы атомы растворённых элементов могли группироваться, локально упорядочиваться и превращаться в упрочняющие выделения. Температурный режим около 480 °C является компромиссным. При более низких температурах диффузия протекает медленнее, и для достижения требуемых реакций может потребоваться больше времени. При более высоких температурах выделение фаз может идти быстро, однако частицы способны укрупняться, могут образовываться конкурирующие фазы, а перестаривание может снижать сопротивление, оказываемое движению дислокаций. Номинальная температура печи также не описывает полностью тепловую историю крупной поковки или толстого прутка: центр может достичь целевой температуры позже поверхности, а охлаждение после обработки на твёрдый раствор может привести к формированию различной мартенситной структуры в разных зонах сечения. По этой причине режим старения, опубликованный для одной марки, не следует переносить на другие марки без проверки соответствующей спецификации. Например, SAE AMS6515 определяет отожжённую сталь, выплавленную методом двойного вакуумного плавления, с обозначением 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al; спецификация распространяется на прутки, поковки, трубы и кольца. Её химический состав нельзя считать взаимозаменяемым с составом любой другой стали, продаваемой под обозначением 18Ni, или с составом марок, не содержащих кобальт. В обзоре материалов NASA за 2018 год 18Ni(250) характеризуется как сталь с прочностью около 250 ksi, то есть примерно 1724 MPa, однако это обозначение описывает класс прочности и семейство составов, а не единичный результат термической обработки, применимый ко всем изделиям. Продолжительность выдержки при заданной температуре должна быть достаточной для протекания предполагаемой реакции выделения до требуемой степени. Короткая выдержка может привести к недостаренному состоянию матрицы, в которой будет недостаточно эффективных частиц либо их размер окажется слишком малым. Более длительная выдержка сначала может повысить прочность, а затем снизить её по мере роста частиц или утраты ими когерентности. Размер сечения добавляет ещё одну переменную, поскольку тепловая инерция, температурные градиенты и локальный химический состав могут приводить к различной реакции на старение поверхности и центра. Предшествующая холодная деформация, остаточный аустенит, пористость и ликвация также способны изменять количество и расположение центров зарождения. ### Интерметаллидные выделения и упрочнение матрицы Внутренний отчёт NIST 8582 описывает традиционный маршрут непосредственно: сначала растворение и закалка формируют относительно мягкий мартенсит, после чего термическая обработка с выделением фаз создаёт мелкодисперсные выделения и обеспечивает высокие прочность, пластичность и вязкость. Выделения представляют собой не просто «твёрдые частицы», добавленные в мягкую сталь. Их размер, расстояние между ними, кристаллическая структура, состав, когерентность и распределение определяют, насколько эффективно они препятствуют пластическому течению. Недавно состаренная матрица содержит области, обогащённые растворёнными элементами, и очень мелкие выделения. Когда решётка выделения связана определённым соотношением с окружающим мартенситом, на границе раздела возникают когерентностные деформации. Эти деформации создают дополнительный барьер для движения дислокаций. Дислокации могут пересекать очень мелкие когерентные частицы — в зависимости от их прочности и структуры — либо изгибаться между частицами по мере снижения когерентности выделений и увеличения расстояния между ними. Максимальная прочность достигается тогда, когда совокупный барьерный эффект высок; обычно это происходит, пока частицы остаются мелкими и расположенными близко друг к другу. Никель формирует мартенситную матрицу и участвует в нескольких реакциях выделения, тогда как молибден и титан во многих промышленных марках являются особенно важными упрочняющими добавками. Кобальт влияет на матрицу, а также на растворимость и поведение при выделении других элементов, помогая традиционным маркам с кобальтом достигать высокой прочности после старения. Алюминий может участвовать в образовании упорядоченных фаз и регулировании выделения. Конкретная последовательность реакций и фазовый состав зависят от химического состава; было бы ошибочно утверждать, что одна определённая фаза контролирует свойства всех марок. Пределы текучести промышленных мартенситно-стареющих сталей приводятся в диапазоне от 1030 до 2420 МПа. Strong evidence Значения условного предела текучести, опубликованные ASM International в 2018 году, находятся в диапазоне от 1030 до 2420 MPa. Этот диапазон определяется не только номинальным содержанием никеля. Вклад вносят химический состав марки, технология плавки, содержание неметаллических включений, обработка на твёрдый раствор, состояние после старения, направление испытания и размер изделия. Результат 2420 MPa нельзя считать характерным для каждой мартенситно-стареющей стали, так же как состояние с более низкой прочностью может отражать намеренное сохранение вязкости или обрабатываемости, а не неудачную термическую обработку. Различие между мартенситом с высоким содержанием углерода и данной структурой остаётся важным и на этом этапе. Мартенсит с высоким содержанием углерода получает значительную часть своей твёрдости благодаря высокой плотности дефектов решётки и полю напряжений, создаваемому захваченным углеродом. В мартенситно-стареющей стали прочность после старения определяется главным образом выделением интерметаллидных фаз в низкоуглеродистой реечной матрице. Это обеспечивает удобную технологическую последовательность: механическую обработку часто можно выполнять после обработки на твёрдый раствор, но до окончательного упрочнения старением, когда заготовка значительно мягче и меньше подвержена деформации, чем после полной обработки с выделением фаз. Стали, не содержащие кобальт, показывают, почему состав необходимо рассматривать непосредственно. M789 — мартенситно-стареющая сталь без кобальта, поэтому её реакцию на выделение нельзя выводить из поведения кобальтсодержащей марки 18Ni только на том основании, что обе они относятся к мартенситно-стареющим сталям. Техническая записка NIST 2352 посвящена оценке растворяющего отжига, межкритического отжига и режимов старения для M789 без кобальта, изготовленной методом лазерного сплавления в порошковом слое. Необходимость сравнения нескольких термических маршрутов указывает на то, что структура материала в состоянии после изготовления и его поведение при выделении фаз требуют собственного технологического окна. ### Ближний порядок, перестаривание и компромиссы между свойствами Ближний порядок описывает локальное химическое упорядочение, предшествующее образованию идентифицируемых выделений, происходящее одновременно с ним или в промежутках между стадиями их формирования. После начала диффузии атомы растворённых элементов распределяются не случайно. Соседние атомы никеля, молибдена, титана, алюминия и других элементов могут формировать предпочтительные локальные ассоциации, создавая упорядоченные области, которые изменяют сопротивление матрицы движению дислокаций. В последовательности, приведённой ASM, за старением следуют выделение фаз и ближний порядок как взаимосвязанные составляющие процесса упрочнения, хотя эти реакции перекрываются, а не происходят как полностью раздельные стадии. Начальное упорядочение и кластеризация могут повышать прочность ещё до появления крупных чётко выраженных выделений. При дальнейшем старении эти области превращаются в более отчётливые интерметаллидные частицы. Затем матрица достигает состояния оптимального старения, когда размер частиц и расстояние между ними обеспечивают сильный барьер для скольжения. Дальнейшая выдержка приводит к перестариванию: выделения укрупняются, их объёмная плотность уменьшается, границы раздела становятся менее эффективными либо равновесные фазы замещают более мелкую метастабильную совокупность выделений. Прочность и твёрдость снижаются, тогда как пластичность может возрасти. Вязкость не обязательно улучшается, поскольку крупные частицы, реверсированный аустенит, ликвация или дефекты способны создавать новые пути зарождения трещин. Температура ускоряет как полезное выделение фаз, так и вредное укрупнение частиц. Поэтому случайное превышение заданной температуры старения может снизить прочность, даже если общая продолжительность выдержки кажется небольшой. И наоборот, недостаренное состояние может быть выбрано, когда требуется более низкий уровень прочности, повышенная способность к формоизменению или иное соотношение показателей вязкости. Важна не только твёрдость. Предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, вязкость разрушения, сопротивление усталости и изменение размеров могут по-разному реагировать на одну и ту же термическую обработку. Аддитивное производство создаёт отдельную проблему взаимосвязи процесса и структуры. Лазерное сплавление в порошковом слое формирует крутые температурные градиенты, повторный нагрев, ячеистую ликвацию, остаточные напряжения и эффекты, зависящие от направления построения, ещё до начала любой традиционной обработки на твёрдый раствор или старения. В исследовании NIST 2024 года по мониторингу усталости обнаружены различия твёрдости и жёсткости в зависимости от направления построения у образцов мартенситно-стареющей стали, изготовленных методом лазерного сплавления в порошковом слое. В той же работе сообщалось, что измерения магнитной проницаемости позволяли обнаруживать усталостное повреждение до разрушения, показывая, что изменяющийся магнитный отклик мартенситной структуры, упрочнённой выделениями, может содержать информацию, недоступную при одном только итоговом испытании на растяжение. Таким образом, старение при температуре около 480 °C — это металлургический режим, а не магическое число. Конечная структура зависит от того, что именно поступило в печь, с какой скоростью оно нагревалось и охлаждалось, насколько равномерно всё сечение достигло заданной температуры и какой состав и размер частиц выделений предусмотрены спецификацией. Мартенситностареющая сталь обладает высокой прочностью потому, что намеренно низкоуглеродистая мартенситная матрица проходит контролируемые процессы диффузии и упорядочения, а не потому, что одна лишь закалка образует исключительно твёрдый мартенсит. ## Прочность, пластичность, вязкость и характер разрушения ### Коммерческий диапазон предела текучести Маражинговую сталь часто описывают через очень высокий предел текучести, однако это значение является результатом определённых химического состава и термической истории, а не фиксированным свойством любой стали, носящей название «маражинговая». В опубликованном в 2018 году издании *ASM Handbook*, посвящённом маражинговым сталям, ASM International указала коммерческие значения предела текучести от 1030 до 2420 МПа. Этот диапазон охватывает существенно отличающиеся марки, условия старения, виды металлопродукции и требования к контролю. Его следует понимать как описание коммерческих возможностей, а не как гарантию для неопределённых прутка, листа, поковки, проволоки или компонента, изготовленного аддитивным методом. \[2\] \[2\] **NIST Internal Report 8582**. National Institute of Standards and Technology. NIST Internal Report, 2025. NIST Internal Report 8582 Определяющая последовательность начинается с упрочнения превращением. Аустенит подвергают отжигу на растворение, а затем охлаждают, чтобы железо-никелевый сплав превратился в низкоуглеродистый реечный мартенсит. В отличие от высокоуглеродистого мартенсита, образующегося во многих закалённых и отпущенных сталях, эта матрица сразу после закалки является относительно мягкой и вязкой. В опубликованном в 2025 году внутреннем отчёте NIST 8582 указывается, что растворяющий отжиг и закалка приводят к образованию относительно мягкого мартенсита, после чего термическая обработка на выделение формирует мелкодисперсные выделения и повышает прочность, сохраняя полезные пластичность и вязкость. Второй этап — дисперсионное упрочнение. При старении примерно при 480 °C легирующие элементы образуют интерметаллидные фазы и подвергаются ближнему упорядочению. Выделения препятствуют движению дислокаций; поэтому матрица сопротивляется пластическому течению при напряжениях, значительно превышающих напряжения в состоянии после закалки. Прочность обусловлена главным образом этой контролируемой реакцией выделения, а не упрочнением мартенсита углеродом. Перестаривание укрупняет выделения или изменяет их состав и распределение, что может снизить предел текучести, тогда как неполная обработка старением оставляет нереализованной часть доступного упрочняющего эффекта. Обозначения марок служат необходимым предостережением против взаимозаменяемого толкования этого диапазона. В обзоре материалов NASA за 2018 год марка 18Ni(250) указана как имеющая примерно 250 ksi, то есть около 1725 МПа, тогда как спецификация SAE AMS6515 распространяется на конкретную сталь, выплавленную методом двойного вакуумного переплава и подвергнутую отжигу, с содержанием 18,5 % Ni, 12,0 % Co, 4,9 % Mo, 1,40 % Ti и 0,10 % Al. Этот химический состав не является универсальной рецептурой для каждой марки 18Ni. Кобальт и молибден участвуют в системе выделений, титан и алюминий влияют на образование выделений, а никель контролирует мартенситное превращение и состояние матрицы. Сообщаемое значение предела текучести имеет смысл только в сочетании с указанием марки, вида металлопродукции, направления испытания, режима растворяющей обработки и старения, а также применяемой спецификации. Обычным кобальтсодержащим маркам и маркам, не содержащим кобальт, также нельзя приписывать одинаковые ожидаемые свойства только на основании названия. Например, не содержащая кобальта марка M789 имеет иную систему легирования и иную реакцию выделения по сравнению с известными кобальтсодержащими марками 18Ni. В опубликованной в 2025 году технической записке NIST 2352 оцениваются растворяющий отжиг, межкритический отжиг и старение для M789, изготовленной методом лазерного сплавления порошкового слоя. Эти режимы являются специфическими переменными процесса, а не взаимозаменяемыми обозначениями одной универсальной термической обработки. Получаемые предел текучести, относительное удлинение, твёрдость и вязкость должны устанавливаться для конкретной марки и конкретного способа производства. ### Почему прочность — не единственная расчётная переменная Предел текучести показывает, при каком напряжении в испытании на растяжение начинается значительная пластическая деформация. Он не характеризует поведение компонента после начала текучести, скорость роста трещины или количество энергии, поглощаемой материалом до разрушения. Конструкция, в которой выбирают только самое высокое зарегистрированное значение предела текучести, может потерять в относительном удлинении, сопротивлении разрушению, усталостной долговечности, стабильности размеров или способности переносить производственные дефекты. Распределение выделений определяет этот баланс. Очень мелкие и близко расположенные интерметаллидные частицы обеспечивают высокое сопротивление движению дислокаций, однако чрезмерное выделение может снизить способность к пластическому перераспределению деформации вокруг надреза. Важна и матрица. Морфология реек, аустенит обратного превращения, плотность дислокаций, состояние границ зёрен и сегрегация влияют на распространение деформации в материале. Режим старения с несколько меньшей прочностью может обеспечить большее относительное удлинение или более высокое сопротивление росту трещины, чем режим пикового старения, особенно если компонент содержит отверстия, резьбу, острые радиусы, переходы сварных швов или следы механической обработки. Пластичность не является синонимом вязкости. Относительное удлинение при растяжении измеряет суммарную деформацию, накопленную в гладком образце, тогда как вязкость характеризует сопротивление зарождению и распространению трещины при заданном состоянии нагружения. Материал может демонстрировать вполне удовлетворительное относительное удлинение, но терять сопротивление разрушению в толстой детали, при низкой температуре или в условиях плоской деформации. Энергия удара по Шарпи, вязкость разрушения, раскрытие вершины трещины и данные о росте усталостной трещины отвечают на разные вопросы. Ни один из этих показателей нельзя вывести только из предела текучести. Остаточные напряжения добавляют ещё одну переменную. Растворяющая обработка, закалка, правка, механическая обработка, сварка и старение могут оставлять растягивающие или сжимающие напряжения, изменяющие локальное начало текучести и движущую силу роста трещины. Маражинговая сталь высокой прочности может выдерживать номинальное приложенное напряжение в простом расчёте на растяжение, однако растягивающее остаточное напряжение у надреза повышает эффективный коэффициент интенсивности напряжений. Изменения размеров при старении также могут иметь значение для прецизионных деталей, даже если среднее изменение формы невелико. #### Переменные, способные определять разрушение - **Неметаллические включения** Могут инициировать усталостные трещины или хрупкое разрушение. - **Пористость** Уменьшает площадь, воспринимающую нагрузку, и может служить местом зарождения трещины. - **Остаточные напряжения** Могут увеличивать локальную движущую силу трещины в местах надрезов или дефектов. - **Текстура и направление** Могут приводить к различным свойствам в продольном, поперечном направлениях или направлении построения. - **Окружающая среда** Водород, влага, хлориды и длительно действующее растягивающее напряжение могут влиять на риск растрескивания. Дефекты имеют не меньшее значение. Неметаллические включения, оксидные плёнки, поры, несплавления, закаты и крупные частицы могут инициировать усталостные трещины или хрупкое разрушение. Характерная совокупность дефектов зависит от практики выплавки, чистоты металла, степени обжатия при ковке, направления прокатки, термической обработки, механической обработки и контроля. Поэтому обозначение AMS6515 как стали двойного вакуумного переплава имеет металлургическое значение: оно указывает на установленный способ производства и химический состав, а не просто на номинальный класс прочности. Направление испытания следует рассматривать вместе с результатом. Прокатная и кованая продукция может быть анизотропной, поскольку включения, сегрегация, текстура течения металла и предшествующая обработка распределены направленно. Свойства при растяжении, измеренные в продольном направлении, автоматически не характеризуют свойства в поперечном направлении, пластичность в направлении короткой поперечной оси или вязкость разрушения по толщине. Требования к механическим свойствам следует рассматривать совместно с применяемой спецификацией на материал и режимом термической обработки, включая ориентацию образца и вид металлопродукции. Одного указания «состарено» недостаточно, если неизвестны температура старения, продолжительность выдержки, предшествующая растворяющая обработка, процедура охлаждения и разрешённые технологические операции. ### Разрушение, вязкость и воздействие окружающей среды Маражинговые стали часто сочетают высокую прочность с полезной пластичностью, поскольку их низкоуглеродистая мартенситная матрица позволяет избежать сильной хрупкости, связанной с углеродом и характерной для некоторых закалённых высокопрочных сталей. Однако это преимущество имеет ограничения. Пиковое старение повышает напряжение, необходимое для пластического течения, а высокая прочность увеличивает упругую энергию, доступную для распространения трещины. Поэтому надрезы, включения, острые риски от механической обработки и локальные остаточные напряжения могут стать определяющими очагами разрушения. Усталость требует отдельного рассмотрения. Циклическое нагружение может инициировать трещину в поверхностной неровности или внутреннем дефекте задолго до достижения компонентом предела текучести при растяжении. После зарождения скорость роста зависит от коэффициента асимметрии цикла, частоты, окружающей среды, микроструктуры и направления относительно обработанного материала. Аддитивное производство добавляет дефекты несплавления, поры типа «замочная скважина», частично расплавленные частицы, шероховатые поверхности и вариации термической истории. Эти особенности могут определять усталостное поведение даже в тех случаях, когда образцы для испытаний на растяжение соответствуют заданным требованиям по прочности. \[3\] \[3\] **In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel**. National Institute of Standards and Technology. NIST investigation, 2024. In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel В работе NIST «*In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel*», опубликованной в 2024 году, сообщается о вариациях твёрдости и жёсткости в зависимости от направления выращивания в образцах, изготовленных методом лазерного сплавления порошкового слоя. В той же работе установлено, что измерения магнитной проницаемости позволяют обнаруживать усталостное повреждение до разрушения. Этот результат важен, поскольку маражинговые стали в практически значимых состояниях обработки являются ферромагнитными, а изменения магнитного отклика могут отражать развивающееся микроструктурное повреждение или изменение напряжённого состояния. Это не отменяет необходимости в традиционных испытаниях на усталость и разрушение; результат показывает, что ориентация при изготовлении и метод мониторинга способны выявлять предвестники разрушения, скрытые при оценке только по одному значению прочности при растяжении. Окружающая среда также может изменять характер разрушения. [Высокопрочные стали](/ru/категории/высокопрочные-стали "Высокопрочные стали") могут быть подвержены водородному растрескиванию, когда водород проникает в материал при травлении, гальваническом покрытии, коррозии, сварке или эксплуатации. Влага, хлоридсодержащие среды, катодная защита и длительное растягивающее напряжение могут повышать риск коррозионного растрескивания под напряжением или замедленного разрушения в зависимости от марки и состояния материала. Поэтому поверхностные обработки и процедуры очистки следует оценивать с учётом заданного уровня прочности и условий эксплуатации, а не выбирать независимо от них. Обоснованная конструкция должна задавать полное состояние материала: обозначение марки, химический состав, способ выплавки, вид металлопродукции, ориентацию, растворяющую обработку, режим старения, минимальные прочностные характеристики при растяжении и предел текучести, относительное удлинение, твёрдость, требования к вязкости или усталости, а также допустимые пределы дефектов по результатам контроля. Ключевое различие остаётся определяющим: превращение формирует низкоуглеродистую мартенситную матрицу, а старение — интерметаллидные выделения, обеспечивающие основную часть высокой прочности. Характер разрушения определяется обоими этапами, а также дефектами, остаточными напряжениями, направлением и окружающей средой. Не существует единственного «свойства маражинговой стали», оторванного от этой истории. ## AMS6515 как пример стандартизации SAE AMS6515 показывает, почему мартенситно-стареющую сталь нельзя адекватно идентифицировать только по показателю прочности или по номинальному семейству сплавов. Ее обозначение имеет следующий вид: **Steel, Maraging, Bars, Forgings, Tubing, Rings, 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al, Double Vacuum Melted, Annealed.** Эта формулировка одной строкой определяет химический состав, способ выплавки, состояние поставки и несколько разрешенных форм продукции. Данная марка — не просто «мартенситно-стареющая сталь 18Ni» и не взаимозаменяема с каждым сплавом, продаваемым под обозначением 18Ni, 250 ksi или maraging. SAE AMS6515 определяет материал и производственный маршрут с контролируемыми параметрами, а его свойства зависят от процессов, происходящих до, во время и после придания стали заданной формы. ![Отожженный пруток из мартенситно-стареющей стали AMS6515 рядом с обозначением сплава](/images/uploads/84a6c871-866c-4820-ae40-cbb8f48635f8/wiki-inline-a-precision-studio-photograph-of-an-annealed-ams6515-maraging-steel-round-bar-be-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/84a6c871-866c-4820-ae40-cbb8f48635f8/wiki-inline-a-precision-studio-photograph-of-an-annealed-ams6515-maraging-steel-round-bar-be-1920x1288.avif "Увеличить изображение — Отожженный пруток из мартенситно-стареющей стали AMS6515 рядом с обозначением сплава") ### Точное химическое обозначение AMS6515 Химическое обозначение — **18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al**. Эти значения описывают основные легирующие добавки в марке AMS6515: приблизительно 18,5% никеля, 12,0% кобальта, 4,9% молибдена, 1,40% титана и 0,10% алюминия; остальное составляет железо, а стандарт устанавливает предельные содержания углерода, марганца, кремния, серы, фосфора и других элементов. Низкоуглеродистая матрица имеет ключевое значение для металлургии этого материала. Обычные закаливаемые стали получают значительную часть своей прочности после закалки за счет углерода, захваченного в мартенсите. AMS6515 использует иной механизм. После обработки на растворение и охлаждения ее железоникелевая матрица образует низкоуглеродистый реечный мартенсит, сравнительно мягкий и вязкий. Последующее старение обеспечивает основной прирост прочности за счет выделения тонкодисперсных интерметаллических фаз и связанного с ним ближнего упорядочения. В статье *Maraging Steels* в издании ASM International за 2018 год этот класс описывается как класс сталей с очень низким содержанием углерода и высоким содержанием никеля, содержащих кобальт и молибден, с выделением интерметаллических фаз примерно при **480 °C**. Предел текучести промышленных мартенситно-стареющих сталей составляет приблизительно **1030–2420 MPa** — широкий диапазон, отражающий различия в химическом составе марок и термической обработке, а не одно универсальное свойство. В описании материала NASA за 2018 год марка **18Ni(250)** определяется как приблизительно **250 ksi**, или около 1724 MPa, однако это обозначение класса прочности, а не замена полной спецификации продукции AMS. Никель стабилизирует низкоуглеродистую аустенитную структуру в процессе обработки и способствует образованию мартенсита при охлаждении. Кобальт и молибден участвуют в системе дисперсионного твердения; титан и алюминий также влияют на состав выделяющихся фаз и реакцию на старение. Точный баланс элементов имеет значение. Сплав, содержащий кобальт и соответствующий AMS6515, не следует считать химически эквивалентным бескобальтовой марке, такой как **M789**, даже если оба материала называются мартенситно-стареющими сталями и после соответствующей обработки могут достигать сходных уровней прочности. Это различие отделяет упрочнение за счет превращения от дисперсионного твердения. Закалка формирует мартенситную матрицу, а старение обеспечивает высокопрочное состояние. Внутренний отчет NIST 8582, опубликованный в 2025 году, описывает традиционную последовательность как нагрев под закалку с последующей закалкой для образования относительно мягкого мартенсита, а затем дисперсионную термическую обработку, формирующую тонкодисперсные выделения и обеспечивающую высокие прочность, пластичность и вязкость. Поэтому матрица не является случайным исходным состоянием. Ее содержание углерода, морфология, дислокационная структура и тепловая история определяют протекание последующей реакции выделения. ### Двойная вакуумная выплавка и отожженное состояние «Двойная вакуумная выплавка» — это производственное требование, а не декоративная отметка о качестве. Для специальных сталей этот термин обычно означает выплавку в вакуумно-индукционной печи с последующим вакуумно-дуговым переплавом. Такой маршрут снижает содержание газов и нежелательных включений, улучшает химическую однородность и обеспечивает производителю более жесткий контроль над сталью, предназначенной для ответственных поковок, колец, труб и прутков. Соответствующий текст AMS устанавливает допустимую практику выплавки; важно, что AMS6515 включает этот маршрут в спецификацию материала. Вакуумная выплавка сама по себе не создает свойства мартенситного старения. Она подготавливает контролируемый исходный материал. Упрочнение по-прежнему зависит от обработки на растворение, охлаждения и старения. Плавка с требуемым номинальным химическим составом, но с иными ликвацией, содержанием включений или тепловой историей, может демонстрировать отличающиеся характеристики усталости, разрушения, стабильности размеров или обрабатываемости. Второе условие в обозначении — **annealed**, то есть **отожженное состояние**. AMS6515 поставляется в отожженном состоянии, а не в полностью состаренном состоянии с максимальной прочностью. Это состояние оставляет материал сравнительно мягким по сравнению с его конечным состоянием после дисперсионного твердения, обеспечивая возможность механической обработки и формообразования до того, как деталь подвергнется предусмотренным обработке на растворение и старению. Это слово также ограничивает выводы, которые покупатель может делать на основании значения прочности при растяжении: отожженный пруток не является автоматически репрезентативным для свойств состаренной готовой детали. Обычную металлургическую последовательность можно сформулировать следующим образом: 1\. растворяющий отжиг растворяет соответствующие легирующие элементы и формирует подходящую аустенитную структуру; 2. охлаждение приводит к образованию низкоуглеродистого реечного мартенсита; 3. старение при близкой к оптимальной температуре вызывает выделение интерметаллических фаз и упорядочение; 4. распределение выделений повышает прочность, сохраняя при этом больше пластичности и вязкости, чем может обеспечить углеродистая мартенситная сталь сопоставимой прочности. Спецификация должна контролировать не только конечную температуру старения. Скорость нагрева, время выдержки, размер сечения, условия закалки, предшествующая деформация и повторный нагрев во время изготовления могут изменить реакцию материала. Поэтому обозначение AMS информативнее, чем выражение «мартенситно-стареющая сталь на 250 ksi». ### Охватываемые формы продукции и язык спецификации SAE AMS6515 распространяется на **прутки, поковки, конструкционные трубы, кольца, сваренные оплавлением, и заготовки для поковок**, с учетом размеров, условий обработки и требований, установленных в документе. Форма продукции имеет значение, поскольку пруток, кованая деталь, труба и сварное кольцо не испытывают одинаковых температурных градиентов, не имеют одинаковой истории деформации и не обладают одинаковым направлением волокнистой структуры. Упоминание **конструкционных труб** отличает этот материал от категорий труб, определяемых только требованиями к работе под давлением или общей коррозионной стойкости. Конструкционные трубы оцениваются как изготовленная конструкционная продукция; их размеры, состояние и механические требования связаны с предполагаемым маршрутом изготовления. **Кольца, сваренные оплавлением**, добавляют еще одну технологическую переменную: кольцо получают соединением нагретого материала под давлением, поэтому зона сварки и последующая термическая обработка должны учитываться при приемке и контроле свойств. **Заготовки для поковок** могут поставляться для последующей ковки, поэтому их состояние контролируется, даже если окончательная геометрия детали еще не сформирована. Язык спецификации также отделяет обязательные требования от просто типичных характеристик. Предельные значения химического состава определяют требования к плавке. Требования к выплавке определяют способ ее получения. Отожженное состояние определяет состояние поставляемого материала. Положения о форме продукции определяют, какие формы и производственные маршруты подпадают под действие документа. Затем положения об испытаниях и приемке устанавливают способ подтверждения соответствия, включая химический анализ, механические испытания, контроль, проверку размеров, а также исправление или браковку несоответствующего материала, если это применимо. Это становится еще более важным при изменении производственного маршрута. Техническая записка NIST 2352, опубликованная в 2025 году, посвящена растворяющему отжигу, межкритическому отжигу и старению бескобальтового сплава M789, изготовленного методом лазерного сплавления в порошковом слое. В этой работе рассматриваются другой сплав и другой процесс затвердевания; результаты термической обработки нельзя напрямую переносить на AMS6515. В исследовании NIST по мониторингу усталости, опубликованном в 2024 году, также обнаружены различия твердости и жесткости в зависимости от направления построения у образцов мартенситно-стареющей стали, изготовленных методом лазерного сплавления в порошковом слое, тогда как измерения магнитной проницаемости выявили усталостное повреждение до разрушения. Таким образом, аддитивное производство создает отдельную проблему «процесс–структура», связанную с геометрией ванны расплава, текстурой, пористостью, остаточными напряжениями и анизотропной термической обработкой. AMS6515 отражает старый, но по-прежнему важный инженерный принцип: состав, выплавка, состояние, форма, испытания и приемка образуют единую взаимосвязанную идентичность материала. Название сплава сообщает лишь часть его характеристик. ## Обработка, изготовление и контроль размеров Мартенситно-стареющая сталь проходит обработку в двух существенно различающихся состояниях свойств. Растворяющий отжиг и охлаждение формируют матрицу из низкоуглеродистого реечного мартенсита на основе железа и никеля, которая сравнительно мягкая по сравнению с состаренным состоянием; последующая обработка при температуре около 480 °C обеспечивает выделение упрочняющих интерметаллических соединений. Это различие имеет практическое значение в производстве. Обычно материал формуют и подвергают черновой механической обработке до старения, а затем окончательно состаривают и контролируют, когда его прочность, твердость и размерная стабильность достигают заданного состояния. Это не упрочнение при превращении в смысле, применяемом к инструментальным сталям с обычным содержанием углерода. Содержание углерода намеренно поддерживают очень низким, поэтому охлаждение не приводит к образованию твердого пересыщенного углеродом мартенсита. Никель способствует образованию мартенсита, тогда как кобальт, молибден, титан, алюминий и родственные легирующие добавки обеспечивают выделение фаз и ближний порядок при старении. Внутренний отчет NIST 8582 (2025) описывает эту последовательность как растворяющий отжиг и закалку для формирования сравнительно мягкого мартенсита с последующей термической обработкой на выделение, которая обеспечивает образование мелкодисперсных выделений, высокую прочность, пластичность и вязкость разрушения. ASM International приводит значения условного предела текучести для промышленных марок от 1030 до 2420 МПа, однако этот диапазон охватывает различные химические составы, виды металлопродукции и режимы термической обработки; его не следует применять к неопределенной «мартенситно-стареющей стали». ### Механическая обработка до и после старения Черновую механическую обработку обычно выполняют в отожженном или растворенно-отожженном состоянии. В этом состоянии матрица имеет значительно меньшую твердость и оказывает меньшее сопротивление резанию, чем состаренная сталь, что позволяет снимать большие объемы припуска при меньших нагрузках на инструмент и меньшем абразивном износе. Тем не менее заготовку необходимо тщательно закреплять: тонкие стенки, прерывистое резание и длинные нежесткие участки могут деформироваться при высвобождении остаточных напряжений. Если припуск снимается неравномерно, может потребоваться обработка для снятия напряжений или контролируемая промежуточная операция. Типичная технологическая логика управления обрабатываемостью, выделением фаз и окончательными размерами. | Стадия изготовления | Типичная цель | Основная контролируемая проблема | |---|---|---| | Отожжённое или подвергнутое растворной обработке состояние | Черновая механическая обработка и формообразование | Снятие остаточных напряжений и поддержание тонких сечений | | Стабилизация или промежуточная обработка | Уменьшение перемещений перед окончательными операциями | Термическое воздействие, установленное для конкретной марки | | Старение | Формирование интерметаллидных выделений и конечной прочности | Недостаточное старение, перестаривание и однородность температуры | | Чистовая механическая обработка или шлифование | Обеспечение окончательных размеров и состояния поверхности | Силы резания, прижог при шлифовании и растягивающие напряжения на поверхности | | Окончательный контроль | Проверка размеров и свойств | Правильные расположение и ориентация образца, а также его состояние | Поэтому на практике часто применяют следующую последовательность: черновая обработка, стабилизация или термическая обработка в соответствии с заданными требованиями, старение, а затем чистовая обработка или шлифование. Припуск на окончательные операции имеет большое значение, поскольку старение может вызывать небольшие, но существенные изменения размеров, особенно в прецизионных деталях, длинных валах, тонких кольцах и компонентах с неравномерной толщиной сечения. Величина этих изменений зависит от марки и процесса и не является универсальной постоянной. На чертеже следует указывать состояние, к которому относятся размеры, а в процедуре термической обработки — устанавливать, проводится ли контроль размеров после старения, стабилизации или обеих операций. Механическая обработка состаренного материала возможна, однако режимы резания должны учитывать его повышенные прочность и твердость. Состояние после выделения фаз может приводить к увеличению сил резания и повышать риск выкрашивания режущей кромки, тепловыделения и образования остаточных растягивающих напряжений на обработанной поверхности. Выбор твердосплавного, керамического или другого инструмента, применение СОЖ, регулирование подачи и стратегия обработки при прерывистом резании должны определяться в рамках квалификации процесса, а не копироваться из режима для отожженного состояния. Для получения жестких допусков может быть предпочтительно шлифование, хотя прижоги и растягивающие напряжения на поверхности остаются проблемами. Низкое содержание углерода не исключает чувствительности к термической обработке. Обозначение марки должно быть указано вместе с планом механической обработки. Например, SAE AMS6515 устанавливает требования к стали 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al, выплавленной методом двойного вакуумного плавления и поставляемой в отожженном состоянии, для перечисленных в этой спецификации видов металлопродукции, включая прутки, поковки, трубы и кольца. Этот химический состав нельзя считать взаимозаменяемым с составами 18Ni(250), 18Ni(300), 18Ni(350) или с маркой без кобальта, такой как M789. Стойкость инструмента, ожидаемая твердость после старения, допустимый цикл старения и размерная коррекция могут различаться. ### Деформации, остаточные напряжения и влияние сечения Растворяющая обработка и охлаждение формируют мартенситную матрицу, тогда как старение изменяет матрицу за счет выделения фаз. Обе стадии могут влиять на размеры, но по разным механизмам. Закалка от температуры растворяющей обработки создает температурные градиенты и остаточные напряжения. В толстых сечениях центральные области охлаждаются медленнее, чем поверхности; поэтому в плитах, поковках, кольцах и полых изделиях по сечению формируются различные условия охлаждения. Затем старение изменяет прочность и может вызывать дополнительное перемещение материала по мере протекания выделения фаз и релаксации ранее возникших напряжений. Мартенситно-стареющие стали обычно характеризуются меньшей деформацией при закалке, чем высокоуглеродистые стали, поскольку мартенситное превращение сопровождается сравнительно небольшим изменением объема. Однако это преимущество не означает, что закалка не влияет на размеры. Тепловая усадка, различия температуры по сечению, ограничения со стороны приспособлений, предварительная холодная деформация и неравномерный припуск по-прежнему могут вызвать изгиб или овальность детали. Крупные поковки и кольца требуют особого внимания к загрузке печи, времени переноса, перемешиванию закалочной среды и ориентации. Номинально одинаковый цикл может дать разные результаты для тонкой трубы и массивного прутка. Остаточные напряжения также влияют на последующую механическую обработку. Снятие материала с одной стороны растворенно-отожженной плиты может высвободить уравновешивающие напряжения и изменить плоскостность; обработка той же плиты после старения может лучше сохранить исходную форму, но требует резания значительно более прочного материала. Ни один из вариантов не является автоматически правильным. Квалифицированный маршрут может включать черновую обработку с симметричным снятием припуска, обработку для снятия напряжений или промежуточную термическую обработку, получистовую обработку, старение и окончательное шлифование. Равномерность температуры имеет решающее значение для контроля выделения фаз. ASM International указывает на образование интерметаллических выделений приблизительно при 480 °C, однако заданные время и диапазон температур зависят от марки и нормативного документа. Одних показаний индикатора печи недостаточно, чтобы подтвердить достижение требуемой температуры в массивном сечении. Загрузочные термопары, калиброванные тепловые испытания печи, контролируемые скорости нагрева и документированные выдержки помогают установить, что вся деталь получила предусмотренную обработку. Перестаривание может снизить прочность, тогда как недостаточное старение может оставить твердость и предел текучести ниже требований спецификации. Обезуглероживание поверхности менее существенно, чем для углеродистых сталей, однако загрязнение, окисление и атмосфера печи все же могут влиять на состояние поверхности и последующий контроль. Контрольные испытания должны быть связаны с местом и направлением в изделии. Твердость следует измерять на заданных поверхностях или участках, а образцы для испытания на растяжение должны представлять требуемое продольное, поперечное или тангенциальное направление. Одна легкодоступная поверхность не может характеризовать состояние крупного кольца или поковки. Контроль размеров после старения должен включать проверку круглости, прямолинейности, толщины стенки и взаимного положения баз, а не только отдельных наружных диаметров. ### Различия между поковками, трубами, кольцами и деформированной металлопродукцией Геометрия изделия изменяет его термическую и механическую историю до старения. Пруток имеет сравнительно простое сечение, тогда как поковка может содержать локальные изменения толщины, направления течения металла и волокнистой структуры. Деформация при ковке может измельчать структуру и закрывать внутренние несплошности, однако окончательная термическая обработка все равно должна обеспечить равномерное формирование мартенсита и выделение фаз по всей толщине, включая наиболее массивную область. Поэтому температура ковки, степень деформации, заполнение штампа и охлаждение после ковки являются частью состояния материала, а не только операциями придания формы. Кольца характеризуются различиями в окружном и радиальном направлениях. Их толщина стенки, история осадки или раскатки, припуск на механическую обработку и ориентация при закалке влияют на остаточные напряжения и свойства. В зависимости от спецификации и назначения могут потребоваться продольные или тангенциальные образцы для испытания на растяжение. Кольцо, соответствующее требованиям по твердости на наружном диаметре, все же может потребовать отдельных проверок по толщине стенки и по окружности. Трубы сочетают тонкие стенки с высоким отношением площади поверхности к объему. Они могут быстро охлаждаться и испытывать меньшую разность температур по толщине стенки, чем массивная поковка, однако более важными становятся овальность, вариации толщины стенки, прямолинейность и деформации при обращении. Оправки, пробки, опоры и приспособления могут ограничивать перемещение во время термической обработки и создавать локальные напряжения. Спецификация на изделие определяет, поставляется ли труба в отожженном, растворенно-отожженном или состаренном состоянии либо к ней предъявляются дополнительные требования по холодной деформации. Данные для деформированной металлопродукции нельзя автоматически переносить на материал, изготовленный аддитивным способом. Полученный лазерным сплавлением в порошковом слое материал M789 без кобальта содержит зависящие от процесса границы ванн расплава, текстуру, пористость и остаточные напряжения, которые отсутствуют в обычном прутке и поковке либо распределены в них иначе. Техническая записка NIST 2352 (2025) оценивает растворяющий отжиг, межкритический отжиг и режимы старения для этого материала, показывая, почему маршрут термической обработки должен быть квалифицирован применительно к процессу построения. Исследование NIST 2024 года по мониторингу усталости также выявило различия твердости и жесткости в зависимости от направления построения. Измерения магнитной проницаемости обнаруживали усталостное повреждение до разрушения, предоставляя сигнал для мониторинга процесса и контроля, но не заменяя механическую квалификацию. При установлении свойств детали из напечатанной мартенситно-стареющей стали необходимо регистрировать геометрию, ориентацию построения, удаление поддержек, термическую обработку и направление расположения образцов. ## Бескобальтовые мартенситно-стареющие стали и M789 ### Почему были разработаны бескобальтовые марки Мартенситно-стареющая сталь определяется не столько одним значением прочности, сколько последовательностью операций, формирующей её микроструктуру. Сначала сталь подвергают растворному отжигу и закалке для образования низкоуглеродистого реечного мартенсита на основе железа и никеля. Этот мартенсит относительно мягок, поскольку не является пересыщенным углеродом мартенситом, характерным для обычных закалённых и отпущенных сталей. Прочность развивается позднее, в процессе старения, когда в мартенситной матрице выделяются интерметаллидные соединения. Это различие отделяет закалочное упрочнение от дисперсионного твердения. Закалка формирует матрицу и её реечную структуру, а старение обеспечивает основную часть конечной прочности. Внутренний отчёт NIST 8582, опубликованный в 2025 году, описывает традиционную последовательность как растворение и закалку для получения относительно мягкого мартенсита с последующей термической обработкой на выделение, которая формирует мелкодисперсные выделения и повышает прочность, пластичность и вязкость разрушения. ASM International описывает выделение фаз примерно при 480 °C; предел текучести промышленных мартенситно-стареющих сталей находится в диапазоне от 1030 до 2420 MPa. Традиционные марки частично обеспечивают способность к дисперсионному твердению за счёт кобальта. Кобальт снижает растворимость молибдена в железо-никелевой матрице во время растворной обработки, поэтому при старении может образовываться большее количество упрочняющих интерметаллидных частиц, обогащённых молибденом. Он также влияет на превращения и отпускную устойчивость матрицы. В результате обеспечивается эффективный путь к высокой прочности, однако возникает зависимость от легирующего элемента, ограниченность поставок, стоимость и геополитическая концентрация производства которого стимулировали поиск альтернатив. Таким образом, разработка бескобальтовых сталей стала ответом материаловедения на задачу проектирования, а не просто заменой одного элемента другим. Исследователи стремились создать составы, способные формировать сопоставимую совокупность выделений без использования кобальта, сохраняя при этом низкоуглеродистую мартенситную структуру, отличающую мартенситно-стареющие стали от других сталей. В представленном исследовательском описании в качестве цели разработки указано достижение прочности и пластичности, сопоставимых с 18Ni(250). Эта цель важна, поскольку 18Ni(250) — не просто номинальный состав: NASA относит её к мартенситно-стареющим маркам с уровнем прочности приблизительно 250 ksi, то есть около 1724 MPa. Эталонное обозначение также имеет точное сплавное значение. SAE AMS6515 устанавливает требования к стали 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al, выплавленной методом двойного вакуумного плавления и поставляемой после отжига в виде прутков, поковок, труб и колец. Этот состав иллюстрирует традиционный подход с использованием кобальта: никель стабилизирует низкоуглеродистую мартенситную матрицу, кобальт и молибден способствуют дисперсионному твердению, а титан и алюминий участвуют в образовании упрочняющих фаз. Бескобальтовую марку нельзя оценивать простым удалением 12,0 процентов кобальта из этой формулы при сохранении всех остальных переменных без изменений. ### Сравнение стратегий упрочнения кобальтосодержащих и бескобальтовых сталей Общие принципы мартенситного старения не означают эквивалентности химического состава или термической обработки. | Характеристика | Марки, содержащие кобальт | Марки без кобальта, такие как M789 | |---|---|---| | Матрица | Низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля | Низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля | | Способ упрочнения | Выделение интерметаллидных фаз и упорядочение | Выделение интерметаллидных фаз и упорядочение | | Кобальт | Присутствует во многих обычных марках | Преднамеренно исключён | | Реакция на термическую обработку | Определяется указанными маркой и режимом | Требует технологического окна, установленного для конкретной марки | | Чувствительность к способу изготовления | Зависит от истории обработки давлением или другого производственного процесса | Особенно значима для материала, изготовленного лазерным сплавлением в порошковом слое | Кобальтосодержащие и бескобальтовые мартенситно-стареющие стали имеют общую структуру, однако достигают прочности не за счёт идентичной химии выделений. В обеих группах низкое содержание углерода ограничивает образование карбидов и обеспечивает формирование после закалки вязкой, относительно пластичной реечной мартенситной матрицы. Затем при старении образуются наноразмерные интерметаллидные выделения, а также могут происходить процессы ближнего упорядочения. Описание термической обработки ASM следует этой последовательности: растворный отжиг, образование мартенсита, старение, выделение фаз и ближнее упорядочение. Различие заключается в том, каким образом сплав сочетает содержание растворённых элементов, стабильность матрицы и образование выделений. В обычных кобальтосодержащих марках кобальт повышает эффективность выделения молибдена при старении. Бескобальтовые марки должны компенсировать его отсутствие другими изменениями: корректировкой содержания никеля, молибдена, титана, алюминия, хрома или других растворённых элементов; применением иных реакций образования выделений; а также тщательно подобранными режимами растворной обработки и старения. Точный механизм зависит от конкретной марки. «Бескобальтовая мартенситно-стареющая сталь» — это семейство конструкций сплавов, а не одна взаимозаменяемая химическая спецификация. Именно поэтому сравнение прочности требует большего, чем одно значение, полученное при испытании на растяжение. Марка может достигать аналогичного предела текучести за счёт иного распределения выделений по размерам, другой морфологии мартенсита или иного соотношения прочности матрицы и сопротивления распространению трещин. Перестаривание может вызвать укрупнение выделений и снижение прочности, тогда как недостаточное старение оставляет реакции упрочнения незавершёнными. Растворная обработка также определяет, сколько растворённого элемента останется доступным для выделения и насколько однородной станет исходная микроструктура. Поэтому при разработке бескобальтовых сталей стремились достичь баланса, а не одного максимального показателя. Для соответствия 18Ni(250) по прочности при сохранении сопоставимой пластичности необходимо контролировать обе фазы: мартенситная матрица должна сохранять способность к пластической деформации, а выделения должны быть достаточно многочисленными и мелкими, чтобы препятствовать движению дислокаций, не вызывая при этом сильного охрупчивания. Номинально сходная прочность при растяжении не доказывает металлургическую эквивалентность. M789 представляет собой отдельную бескобальтовую марку в рамках этих более широких разработок. Её не следует описывать как химическую замену обычным маркам 18Ni, поскольку её состав, реакции выделения, диапазон режимов термической обработки и чувствительность к технологической предыстории являются самостоятельными характеристиками. Обозначение марки указывает на конкретную систему сплава и технологическую спецификацию; оно не означает, что режим растворного отжига или старения, применяемый для 18Ni(250), 18Ni(300) или материала по AMS6515, можно перенести без проверки. ### M789, изготовленная методом лазерного сплавления в порошковом слое Лазерное сплавление в порошковом слое добавляет к металлургии ещё один уровень сложности. Материал расплавляется и затвердевает во множестве небольших дорожек и слоёв, при этом возникают крутые температурные градиенты, быстрое охлаждение, многократный повторный нагрев и направление построения, способное вызывать текстуру и локальную неоднородность. Поэтому в состоянии после изготовления ещё до начала обычного старения могут присутствовать ликвация, остаточные напряжения, ячеистая субструктура и неоднородная способность к образованию выделений. Для M789, изготовленной методом лазерного сплавления в порошковом слое, термическая обработка не является одной фиксированной операцией. Техническая записка NIST 2352, опубликованная в 2025 году, рассматривает растворный отжиг, межкритический отжиг и режимы старения для этой бескобальтовой марки. Растворный отжиг предназначен для перераспределения растворённых элементов и уменьшения влияния тепловой предыстории, сформированной при изготовлении. Межкритический отжиг обеспечивает иной путь изменения матрицы и фазового соотношения перед старением. Затем старение определяет размер, плотность и распределение упрочняющих выделений. Поэтому выбранная последовательность операций может изменять твёрдость, характеристики при растяжении, пластичность и анизотропию даже в тех случаях, когда порошок сплава номинально одинаков. Аддитивный способ изготовления также делает обязательными испытания с учётом направления. В исследовании NIST 2024 года, посвящённом аддитивно изготовленной мартенситно-стареющей стали, образцы, полученные методом лазерного сплавления в порошковом слое, демонстрировали различия твёрдости и жёсткости в зависимости от направления построения. Эти различия отражают взаимодействие послойного затвердевания, совокупности дефектов, текстуры и термической обработки. Они не свидетельствуют о наличии у M789 иного фундаментального принципа упрочнения; они показывают, что способ изготовления изменяет проявление этого принципа. Работы NIST по мониторингу усталости дали ещё один важный результат: измерения магнитной проницаемости позволяли обнаруживать усталостные повреждения до разрушения. Мартенситно-стареющие стали реагируют на механические повреждения изменениями в мартенситной микроструктуре и структуре, содержащей выделения, а эти изменения могут влиять на магнитные свойства. Для аддитивно изготовленного материала такой мониторинг полезен, поскольку на усталостные характеристики могут влиять непровары, состояние поверхности, остаточные напряжения и ориентация при построении наряду с состоянием выделений. Таким образом, M789 демонстрирует главный принцип металлургии бескобальтовых мартенситно-стареющих сталей. Удаление кобальта не сводит задачу к изменённому рецепту. Марка должна проектироваться с учётом собственной химии выделений, а затем подвергаться термической обработке по режиму, соответствующему её исходной микроструктуре. При лазерном сплавлении в порошковом слое на конечный результат влияют порошок, история сканирования, направление построения, отжиг после изготовления и режим старения. ## Аддитивное производство меняет металлургическую задачу Мартенситно-стареющая сталь, изготовленная методом лазерного сплавления в порошковом слое (LPBF), поступает на термическую обработку не с той же структурой, что пруток, лист или поковка. Традиционная последовательность сравнительно ясна: гомогенизирующий отжиг переводит легирующие элементы в твердый раствор, закалка формирует относительно мягкий низкоуглеродистый мартенсит, а старение примерно при 480 °C приводит к выделению интерметаллических соединений, повышающих прочность. Внутренний отчет NIST 8582 (2025) описывает эту последовательность как гомогенизирующий отжиг и закалку с последующей термической обработкой старением, при которой мелкодисперсные выделения обеспечивают высокие прочность, пластичность и вязкость разрушения. Аддитивное производство добавляет перед этими операциями еще одну последовательность: многократное плавление, быстрое затвердевание, повторный нагрев последующими траекториями и слоями, охлаждение в условиях ограничения деформации детали и иногда снятие напряжений перед окончательным старением. Это различие важно, поскольку упрочнение при мартенситном превращении и дисперсионное упрочнение выполняют разную работу. Мартенситно-стареющая сталь упрочняется не главным образом богатым углеродом мартенситом. ASM International характеризует это семейство как стали с очень низким содержанием углерода и высоким содержанием никеля, содержащие такие добавки, как кобальт и молибден; их нормативные пределы текучести для промышленных марок составляют от 1030 до 2420 МПа, а интерметаллические выделения образуются примерно при 480 °C. Мартенситная матрица создает структуру, в которой происходит выделение фаз, однако основное повышение твердости и предела текучести связано с формированием наноразмерных или близких к наноразмерным интерметаллических фаз и ближнего упорядочения при старении. LPBF изменяет как исходный мартенсит, так и путь последующего образования выделений. ![Лазерное сплавление в порошковом слое при изготовлении компонента из мартенситно-стареющей стали; видны ванны расплава и слои построения](/images/uploads/88287a31-4454-4129-b114-f84068b765ec/wiki-inline-a-laser-powder-bed-fusion-machine-building-a-maraging-steel-component-with-the-p-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/88287a31-4454-4129-b114-f84068b765ec/wiki-inline-a-laser-powder-bed-fusion-machine-building-a-maraging-steel-component-with-the-p-1920x1094.avif "Увеличить изображение — Лазерное сплавление в порошковом слое при изготовлении компонента из мартенситно-стареющей стали; видны ванны расплава и слои построения") ### Лазерное сплавление в порошковом слое и направленные микроструктуры При LPBF сфокусированный лазер сканирует тонкий слой порошка и создает последовательность перекрывающихся ванн расплава. Каждая ванна характеризуется большим температурным градиентом: материал вблизи границы сплавления нагревается и частично переплавляется, тогда как материал над ванной быстро охлаждается. Затем следующий слой повторно нагревает часть предыдущего. Поэтому компонент содержит множество локальных термических историй, а не одну выдержку в печи. Направление сканирования, толщина слоя, мощность лазера, скорость сканирования, расстояние между штрихами и прерывания процесса построения — все это влияет на данную историю. Быстрое затвердевание может приводить к образованию мелкодисперсных ячеистых или столбчатых структур, ориентированных по температурному градиенту. Такие градиенты обычно тесно связаны с направлением построения, поэтому морфология зерен и кристаллографическая текстура могут приобретать выраженную направленность. Границы ванн расплава могут оставаться видимыми в состоянии после изготовления, хотя последующая термическая обработка способна ослабить или устранить часть их контраста. Полученная структура представляет собой не просто «закаленный мартенсит» в традиционном смысле; это мартенсит, сформировавшийся после последовательности затвердевания и повторных нагревов, с локальной ликвацией и потенциалом выделения фаз, унаследованными от этих процессов. Дефекты создают вторую проблему. Поры из-за неполного сплавления возникают, когда соседние траектории или слои соединяются не полностью. Газовые поры могут присутствовать в порошке или захватываться в процессе плавления. Нестабильность режима с ключевым отверстием способна формировать более крупные поры неправильной формы. Эти дефекты уменьшают площадь, воспринимающую нагрузку, и служат местами зарождения усталостных трещин, причем их положение относительно направления построения влияет на измеряемые характеристики. Остаточные напряжения также возникают из-за того, что нагретая лазером область расширяется и сжимается, будучи окруженной более холодным материалом, менее способным к деформации. Это может приводить к короблению, повышению риска образования микротрещин и локальным изменениям фазовой стабильности. Состав определяет, насколько существенными окажутся эти эффекты. Марку с кобальтом, такую как 18Ni(250), нельзя считать взаимозаменяемой с маркой без кобальта. Определение материала NASA от 2018 года относит 18Ni(250) к материалам с прочностью около 250 ksi, тогда как SAE AMS6515 устанавливает требования к конкретной стали, выплавленной методом двойного вакуумного плавления и подвергнутой отжигу, содержащей 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al. Обозначение связано с химическим составом и формой поставки, а не только с номинальным классом прочности. Бескобальтовая M789 имеет иной баланс легирующих элементов и поэтому по-другому реагирует на ликвацию, образование мартенсита, обработку на твердый раствор и старение. ### Отжиг на твердый раствор и межкритический отжиг в напечатанном материале Для традиционно изготовленного материала отжиг на твердый раствор предназначен для перевода легирующих элементов в подходящий твердый раствор до образования мартенсита при охлаждении. В материале, полученном методом LPBF, эта обработка также воздействует на ячеистую ликвацию, остатки ванн расплава, остаточные напряжения и неоднородные структуры, сформированные повторными нагревами. Температуру и время необходимо рассматривать совместно. Обработка, растворяющая нежелательную ликвацию, может одновременно способствовать росту зерен, изменять текстуру или менять распределение пор и неметаллических включений, не устраняя их. В Технической записке NIST 2352 (2025) специально исследуются отжиг на твердый раствор, межкритический отжиг и старение бескобальтовой M789, изготовленной методом лазерного сплавления в порошковом слое. Это исследование не следует рассматривать как установление единого универсального режима для любой мартенситно-стареющей стали, изготовленной аддитивным способом. Оно показывает, что эти параметры требуют отдельного изучения, поскольку исходное состояние материала после LPBF отличается от состояния материала, обработанного традиционными методами. Межкритический отжиг особенно важен, поскольку он помещает сталь в температурный интервал, в котором фазовый состав может отличаться от состава, формирующегося при традиционной полной обработке на твердый раствор. В напечатанном сплаве такая обработка может изменять морфологию мартенсита, области обратного превращения, характер ликвации или объемную долю аустенита. В результате могут изменяться как твердость и пластичность до старения, так и места и механизм последующего образования интерметаллических выделений. Полезность такого изменения зависит от состава M789, плотности материала после изготовления, предшествовавшего термического цикла и требуемого направления механических испытаний. Старение по-прежнему остается стадией дисперсионного упрочнения, однако «старение примерно при 480 °C» — это металлургическое описание, а не полная производственная инструкция. Время, температура, скорость нагрева, предшествующий отжиг и условия охлаждения определяют зарождение, рост, укрупнение и ближнее упорядочение выделений. При неполном старении часть потенциала упрочнения остается неиспользованной; при перестаривании выделения могут укрупняться, что приводит к снижению прочности. В напечатанном материале также может присутствовать неоднородная совокупность центров зарождения, сформированных ячеистой ликвацией и повторным нагревом ванн расплава. Поэтому результат старения, измеренный на плотном образце LPBF после снятия напряжений, нельзя автоматически распространять на любую геометрию или параметры построения. Последовательность превращений также требует внимательного рассмотрения. Низкое содержание углерода способствует формированию сравнительно мягкой и вязкой мартенситной матрицы на основе железа и никеля, а не высокоуглеродистого мартенсита, характерного для обычных закаленных и отпущенных сталей. Затем старение обеспечивает значительную часть прироста твердости за счет выделения интерметаллических фаз. Если термические циклы LPBF приводят к сохранению или обратному превращению аустенита либо если отжиг изменяет долю этих фаз, конечный результат определяется не только плотностью выделений. ### Различия твердости и жесткости по направлениям построения Деталь, изготовленную методом LPBF, часто испытывают вдоль, поперек и иногда под углом к направлению построения, поскольку ее структура обладает направленностью. Различия могут одновременно обусловливаться несколькими источниками: столбчатым ростом зерен, кристаллографической текстурой, границами ванн расплава, ориентацией пор, остаточными напряжениями и ориентацией дефектов, чувствительных к усталости. Термическая обработка может уменьшить некоторые различия, но не гарантирует изотропности свойств. В исследовании NIST 2024 года *In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel* сообщалось о различиях твердости и жесткости в зависимости от направления построения у образцов мартенситно-стареющей стали, изготовленных методом лазерного сплавления в порошковом слое. Этот результат важен именно потому, что твердость и жесткость не являются взаимозаменяемыми характеристиками. На твердость сильно влияют состояние мартенсита и состояние выделений; жесткость в большей степени связана с упругим откликом, текстурой, пористостью и эффективной структурой, воспринимающей нагрузку. Поэтому зависимое от направления значение твердости может указывать на различия в степени старения или фазовом составе, тогда как зависимое от направления значение жесткости скорее может свидетельствовать о влиянии текстуры, дефектов или остаточных напряжений. В той же работе NIST было установлено, что измерения магнитной проницаемости позволяют выявлять усталостное повреждение до разрушения. Это связывает магнитный отклик с изменением микроструктуры и развитием повреждений, а не предполагает механическую однородность напечатанного компонента до тех пор, пока трещина не станет видимой. Это также показывает, почему последующую термическую обработку и контроль необходимо рассматривать совместно. Одна обработка может одновременно изменять магнитный отклик, твердость, остаточные напряжения и усталостное поведение. Таким образом, практический металлургический вопрос заключается не в том, «работает» ли LPBF для мартенситно-стареющей стали в абстрактном смысле. Вопрос состоит в том, обеспечивают ли заданные химический состав порошка, стратегия сканирования, плотность, ориентация построения, режим отжига и режим старения контролируемую мартенситную матрицу и контролируемую совокупность выделений с приемлемыми свойствами в различных направлениях. Для марок с кобальтом и бескобальтовой M789 ответы могут различаться. Аддитивное производство не отменяет последовательность процессов, характерную для мартенситно-стареющей стали; оно делает предшествующую термическую историю частью этой последовательности. ## Испытания, характеристика и мониторинг усталости in situ Маражингская сталь не может быть охарактеризована одним значением предела прочности при растяжении. Измеренный отклик зависит от марки, формы изделия, состояния после термической обработки, ориентации образца и способа изготовления. Пруток после отжига на растворение, состаренная поковка и деталь из бескобальтового сплава M789, изготовленная методом лазерного сплавления порошкового слоя, могут называться маражингской сталью, одновременно имея различные совокупности выделений, структуры дефектов и остаточные напряжения. Металлургическая последовательность объясняет причину этого. В отличие от обычных сталей, подвергнутых закалке и отпуску, маражингские стали содержат очень мало углерода и получают основную прочность не за счет богатого углеродом мартенсита. Отжиг на растворение и закалка формируют относительно мягкую низкоуглеродистую реечно-мартенситную матрицу на основе железа и никеля. Затем при старении, обычно при температуре около 480 °C, образуются мелкодисперсные интерметаллидные выделения и стимулируется упорядочение на ближнем порядке. В описании ASM International за 2018 год приведены значения коммерческого предела текучести от 1030 до 2420 МПа, однако эти значения относятся к различным составам и состояниям, а не представляют собой одно внутренне присущее свойство семейства маражингских сталей. ### Механические испытания и результаты, зависящие от направления В отчете о растяжении следует указывать полное состояние материала: обозначение марки, форму изделия, режим растворной обработки, режим старения, ориентацию образца, температуру испытания и скорость деформации. Предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение и относительное сужение могут существенно изменяться в зависимости от продолжительности старения. При недостаривании прочность может оставаться ниже заданного для данного состояния уровня, хотя полезная пластичность сохраняется; при перестаривании происходит укрупнение или изменение совокупности выделений, что может снизить прочность одновременно с изменением размерной стабильности. При интерпретации результатов важно различать упрочнение при превращении и дисперсионное упрочнение. Закалка действительно образует мартенсит, однако в низкоуглеродистом маражингском составе этот мартенсит сравнительно мягок и вязок. Внутренний отчет NIST 8582, опубликованный в 2025 году, описывает растворение и закалку как первый этап, за которым следует термическая обработка для выделения дисперсных частиц, обеспечивающая высокие прочность, пластичность и вязкость, характерные для состаренного состояния. Поэтому результат испытания на растяжение материала после растворной обработки нельзя считать заменой результату для состаренной марки. Стандарты и обозначения марок также требуют осторожности. NASA определяет 18Ni(250) как сплав с прочностью примерно 250 ksi, или около 1724 МПа, однако это обозначение не означает, что любой сплав 18Ni эквивалентен ему. Стандарт SAE AMS6515 устанавливает требования к конкретной стали, выплавленной двойным вакуумным способом и отожженной, с обозначением «18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al», поставляемой в виде прутков, поковок, труб или колец. Нельзя по умолчанию переносить требования к ее химическому составу и форме изделия на бескобальтовый сплав. Кобальтсодержащие марки, такие как 18Ni(200), 18Ni(250) и 18Ni(300), используют никель, кобальт, молибден, титан и иногда алюминий для формирования характеристик выделения. Бескобальтовый M789 представляет собой отдельную систему сплава, а не прямой химический заменитель. Для него необходимо отдельно измерять интервал термической обработки, химический состав выделений, поведение остаточного аустенита и реакцию на дефекты изготовления. Техническая записка NIST 2352, опубликованная в 2025 году, специально оценивает отжиг на растворение, межкритический отжиг и режимы старения для M789, изготовленного методом лазерного сплавления порошкового слоя. При механических испытаниях необходимо также учитывать направление. В прокатных или кованых изделиях могут проявляться различия между продольным и поперечным направлениями вследствие текстуры, ликвации, ориентирования включений и линий течения металла. Для деталей, изготовленных аддитивным способом, к этому перечню добавляются направление построения, межслойные границы, стратегия сканирования, расстояние между проходами штриховки, контурные проходы и накопление тепла. В исследовании NIST 2024 года, посвященном аддитивно изготовленной маражингской стали, образцы демонстрировали различия твердости и жесткости в зависимости от направления построения. Этот результат предостерегает от автоматического применения изотропной модели материала к напечатанной детали. Усталостные испытания следует проводить с учетом ориентации и состояния поверхности, ожидаемых при эксплуатации. Испытания с управлением по напряжению и с управлением по деформации могут выявлять различные закономерности повреждения, тогда как испытания на рост трещины измеряют свойство, отличное от долговечности гладкого образца. Для аддитивно изготовленного материала результаты могут в значительной степени определяться образцами с надрезом, остаточными напряжениями, шероховатостью поверхности, порами несплавления, газовой пористостью и включениями. Поэтому необходимы испытания на вязкость разрушения и рост усталостной трещины, если оценка детали зависит от существующего дефекта, а не только от номинальной прочности. ### Твердость, жесткость и исследование микроструктуры Испытание на твердость является быстрым способом проверки состояния материала, но не заменяет характеристику при растяжении или усталостную характеристику. Измерения по Роквеллу C, Виккерсу и микротвердости позволяют выявить повышение, вызванное старением, а также отобразить локальные изменения по сварному шву, зоне построения, зоне термического влияния или обработанной поверхности. Измерение распределения твердости по сечению аддитивно изготовленной детали может выявить различия в термической истории, скрытые при единственном измерении объемной твердости. Однако перевод значений между шкалами твердости вносит неопределенность, особенно при очень высокой твердости или наличии градиентов. Упругую жесткость обычно описывают модулем Юнга, модулем сдвига или ультразвуковым модулем, а не твердостью. Старение может изменять модуль значительно слабее, чем предел текучести, однако пористость, растрескивание, кристаллографическая текстура и направление построения способны вызывать измеримые различия. Поэтому результат NIST, связанный с направлением построения, имеет важное значение: изменение жесткости может отражать структуру процесса, дефекты, текстуру или геометрию измерения, и его нельзя отвергать лишь потому, что сплав имеет тот же номинальный химический состав. Исследование микроструктуры связывает эти измерения с механизмом упрочнения. Оптическая микроскопия позволяет выявить исходную геометрию ванн расплава, морфологию зерен, полосчатость и крупную пористость. Сканирующая электронная микроскопия подходит для исследования поверхностей разрушения и контраста, связанного с выделениями, тогда как просвечивающая электронная микроскопия позволяет разрешать интерметаллидные частицы нанометрового масштаба, слишком мелкие для обычного оптического исследования. Электронная дифракция обратно рассеянных электронов позволяет картировать пакеты реечного мартенсита, кристаллографическую текстуру, локальную разориентацию и рекристаллизованные области. Рентгеновская дифракция может использоваться для идентификации фаз, измерения остаточных напряжений и обнаружения остаточного или реверсированного аустенита. Исследование следует проводить для материала после растворной обработки, старения и усталостного нагружения. Перестаривание, реверсированный аустенит, укрупнение выделений и деформация у вершины трещины могут создавать различные признаки даже при сходной объемной твердости. В лазерном сплавлении порошкового слоя дефекты несплавления и остатки нерасплавленного порошка могут обеспечивать более короткий путь к разрушению, чем изменение выделений в матрице. Поэтому содержательный отчет должен связывать наблюдаемое разрушение или усталостное поведение с фактическим термическим циклом, а не приписывать каждое различие номинальной марке. ### Магнитная проницаемость как сигнал мониторинга усталости Магнитная проницаемость **Магнитная проницаемость** Мера того, насколько легко материал проводит магнитный поток; изменения напряжённого состояния, микроструктуры или повреждений могут изменять измеряемый отклик. Маражингская сталь является ферромагнитной, поэтому ее магнитный отклик может предоставлять информацию об изменениях напряженного состояния, микроструктуры и повреждений. Магнитная проницаемость характеризует способность материала пропускать магнитный поток. Пластическая деформация, перестройка дислокаций, образование трещин, остаточные напряжения и фазовые превращения могут изменять поведение магнитных доменов и, следовательно, смещать измеряемый сигнал. Этот отклик не является уникальным признаком усталостного повреждения, поэтому калибровка и контроль условий измерения имеют принципиальное значение. В исследовании NIST 2024 года *In-Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel* сообщалось, что измерения магнитной проницаемости выявляли усталостное повреждение до разрушения образца. Этот результат важен, поскольку указывает на возможность использования бесконтактного или минимально инвазивного сигнала для отслеживания повреждения во время циклического нагружения. Изменение проницаемости может выявить переход от стабильной деформации к ускоряющемуся повреждению до появления видимой трещины или окончательного разрушения. Тем не менее этот результат остается результатом мониторинга и исследований, а не заменой квалификационных испытаний. На проницаемость влияют химический состав сплава, состояние после старения, направление построения, текстура, остаточные напряжения, положение зонда, зазор между зондом и поверхностью, геометрия, температура и электромагнитная история. Поэтому изменение сигнала необходимо сопоставлять с дополнительными данными, такими как сведения о нагрузке и числе циклов, измерения деформации, акустическая эмиссия, микроскопия, измерение длины трещины или фрактография после испытания. Формальные усталостные испытания по-прежнему устанавливают связь между напряжением, числом циклов, окружающей средой и вероятностью разрушения. Механика разрушения по-прежнему определяет, как растет известная трещина и может ли быть допустим критический дефект. Квалификация детали по-прежнему требует заданного контроля материала, квалификации процесса, методов контроля, критериев приемки и репрезентативной геометрии. Магнитный мониторинг может обеспечить раннее предупреждение или предоставить ценные исследовательские данные, но сам по себе не может сертифицировать маражингскую деталь или заменить подтвержденную оценку допустимости повреждений. ## Области применения и логика выбора без маркетинговых заявлений ### Аэрокосмические и инструментальные применения Мартенситно-стареющую сталь выбирают для аэрокосмических и инструментальных применений благодаря определённому сочетанию свойств, а не только из-за предела прочности при растяжении. Её матрица представляет собой низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля, образующийся при охлаждении от температуры растворяющего отжига. Это превращение лишь умеренно упрочняет сталь: во внутреннем отчёте NIST 8582 закалённый мартенсит описывается как относительно мягкий до последующей обработки старением. Старение при температуре около 480 °C приводит к образованию мелкодисперсных интерметаллидных выделений, а ближний порядок также вносит вклад в последовательность упрочнения, выявленную ASM International. Это различие влияет на способ изготовления детали. Деталь после обработки на твёрдый раствор можно механически обрабатывать, формовать или подвергать другой окончательной обработке до старения, после чего её прочность значительно возрастает. В 2018 году ASM International сообщила о коммерческих значениях предела текучести от 1030 до 2420 MPa, тогда как NASA указывает, что марка 18Ni(250) обладает прочностью приблизительно 250 ksi. Эти значения относятся к конкретным маркам и состояниям материала; они не являются универсальным свойством каждой стали, продаваемой под обозначением мартенситно-стареющей. Поэтому аэрокосмические конструкции могут включать детали, геометрия, масса и доступность термической обработки которых делают состояние после обработки на твёрдый раствор удобным на этапе изготовления, с последующим старением после выполнения критически важных операций механической обработки. В инструментальном производстве применяются штампы, пресс-формы или формующие компоненты, для которых высокая прочность на сжатие и растяжение должна сочетаться со стабильностью размеров. Определяющей характеристикой материала является сочетание низкоуглеродистой мартенситной матрицы, способности к выделительному упрочнению и возможности задавать требуемое состояние термической обработки, а не общее утверждение о пригодности мартенситно-стареющей стали для любой детали, работающей при высоких нагрузках. Область применения также ограничивается формой поставляемого изделия. Например, SAE AMS6515 устанавливает требования к отожжённой стали, выплавленной методом двойного вакуумного переплава, с составом, обозначенным как **18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al**, и распространяется на **прутки, поковки, трубы и кольца**. Требование, составленное с учётом AMS6515, нельзя выполнить простым указанием «мартенситно-стареющая сталь»; метод выплавки, химический состав, форма изделия и отожжённое состояние являются частью определения материала. ### Когда высокой прочности недостаточно в качестве критерия выбора Высокое численное значение предела текучести не подтверждает достаточную трещиностойкость, усталостную долговечность, стабильность размеров или совместимость с технологией изготовления. Мартенситно-стареющие стали упрочняются выделениями, образующимися после формирования мартенсита, поэтому конечное состояние зависит от растворяющего отжига, охлаждения, температуры и продолжительности старения, а также от толщины сечения. Цикл в печи, обеспечивающий требуемое состояние выделений в небольшой образцовой заготовке, может не дать такого же результата в толстом кольце или поковке. Поэтому проверка должна охватывать фактическую форму изделия и участок, термически репрезентативный для всей детали. Вязкость разрушения требует отдельного рассмотрения. Низкоуглеродистая матрица позволяет избежать высокоуглеродистого мартенситного состояния, характерного для многих традиционных закалённых и отпущенных сталей, однако вязкость по-прежнему зависит от марки, содержания неметаллических включений, предшествующей обработки, количества и распределения выделений, а также режима термической обработки. Спецификация, основанная только на твёрдости или пределе текучести, может не учитывать требуемое поведение при разрушении в зоне надреза, отверстия под крепёж, галтели или дефекта, подобного трещине. Усталость создаёт ещё одно ограничение. Циклический отклик зависит от состояния поверхности, остаточных напряжений, включений, пористости, геометрии и направленной структуры. Эти факторы особенно важны для материала, изготовленного аддитивным способом. В работе NIST 2024 года *In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel* сообщалось о различиях твёрдости и жёсткости в зависимости от направления построения у образцов, изготовленных методом лазерного сплавления порошкового слоя. В той же работе было установлено, что измерения магнитной проницаемости позволяют обнаруживать усталостные повреждения до разрушения. Такие результаты мониторинга не отменяют необходимости усталостных испытаний; они показывают, что технологический маршрут формирует измеримые различия в структуре и повреждаемости, которые нельзя учесть одним номинальным названием марки. Кобальтсодержащие и бескобальтовые марки также необходимо чётко различать. Традиционные марки, такие как 18Ni(250), получают требуемую способность к выделительному упрочнению благодаря составу, содержащему значительные количества никеля, кобальта и молибдена, а также, в зависимости от марки, титана или алюминия. Бескобальтовая M789 не является взаимозаменяемой с этими марками по химическому составу. В технической записке NIST 2352, опубликованной в 2025 году, отдельно рассматриваются растворяющий отжиг, межкритический отжиг и старение именно для бескобальтовой M789, изготовленной методом лазерного сплавления порошкового слоя. Отдельное рассмотрение этих циклов свидетельствует о том, что марка и технологический маршрут изменяют требуемую термическую историю. Стабильность размеров является ещё одним критерием выбора. Низкое содержание углерода ограничивает эффекты превращений, обусловленные углеродом, однако при формировании мартенсита и выделительном старении деталь всё же претерпевает изменение размеров. Припуски, способы фиксации, последовательность механической обработки и температура измерений должны устанавливаться с учётом конкретной марки и технологического маршрута. Понятие «низкая деформация» не заменяет измеренных данных о процессе. ### Соответствие марки, формы изделия и состояния материала требованиям Выбор следует начинать с нормативного документа, определяющего требования, и с анализа механизма разрушения компонента. Необходимо определить требуемые пределы текучести и прочности при растяжении, трещиностойкость, усталостные характеристики, диапазон твёрдости, допуск на размеры, коррозионную среду, толщину сечения и допустимые производственные процессы. Затем следует установить точное обозначение марки и стандарт, регламентирующие химический состав, чистоту, метод выплавки, форму изделия и состояние поставки. Следующий этап — разделение упрочнения при превращении и выделительного упрочнения. Необходимо подтвердить, что растворяющий отжиг и закалка обеспечивают требуемую мартенситную структуру, а затем убедиться, что старение формирует заданное количество и распределение интерметаллидных выделений без чрезмерного перестаривания. В протоколе процесса должны быть указаны равномерность температуры в печи, схема загрузки, условия закалки, температура, продолжительность выдержки и положение образца. Одной твёрдости недостаточно для подтверждения соответствия; испытания на растяжение, испытания на вязкость разрушения, металлографический анализ и измерения размеров должны соответствовать плану квалификации. Для деформируемого материала необходимо сопоставить требуемую геометрию с формами, допускаемыми стандартом, — например, с прутком, поковкой, трубой или кольцом по AMS6515, — и учесть направление волокон, степень обжатия и толщину сечения. Для лазерного сплавления порошкового слоя необходимо отдельно квалифицировать состояние порошка, стратегию сканирования, ориентацию построения, растворяющую обработку после изготовления, межкритическую обработку, если она предусмотрена, старение, пористость и анизотропные свойства. Окончательный выбор можно обоснованно считать подтверждённым только в том случае, если химический состав марки, форма изделия, технологический маршрут, состояние после термической обработки и данные проверки описывают одно и то же состояние материала. ## Как читать спецификацию на маражинг-сталь Спецификация на маражинг-сталь содержит не только сведения о химическом составе сплава. Она определяет взаимосвязанную последовательность требований к составу, выплавке, термической обработке, форме поставки, испытаниям и пределам приемки. Это различие имеет значение, поскольку маражинг-сталь упрочняется главным образом не за счет углерод-обусловленного превращенческого упрочнения. Ее структура после растворяющего отжига представляет собой низкоуглеродистый реечный мартенсит на основе железа и никеля, который сравнительно мягок; основное повышение прочности происходит позднее, когда при старении образуются мелкодисперсные интерметаллидные выделения. ASM International характеризует промышленные маражинг-стали как стали с очень низким содержанием углерода и высоким содержанием никеля, содержащие различные сочетания кобальта, молибдена, титана и алюминия. Интерметаллидное выделение происходит примерно при 480 °C, а предел текучести промышленных марок составляет от 1030 до 2420 MPa (ASM International, 2018). Поэтому обозначение материала только как «маражинг-сталь» не содержит сведений, необходимых для прогнозирования эксплуатационных характеристик. ### Химический состав и практика выплавки Начинайте с точного обозначения марки, а не с названия семейства. Обозначение «18Ni(250)» указывает на класс прочности, обычно связанный с пределом текучести около 250 ksi, как описано NASA (2018), однако оно не заменяет основную спецификацию на материал. Разные марки 18Ni отличаются содержанием легирующих элементов и требуемыми свойствами после старения. В кобальтсодержащих марках кобальт и молибден обычно применяют для стимулирования реакций выделения, тогда как титан и алюминий могут участвовать в образовании упрочняющих фаз. Содержание углерода намеренно поддерживают низким, чтобы сталь формировала вязкую низкоуглеродистую мартенситную матрицу, а не полагалась на превращение в высокоуглеродистый мартенсит. Химический состав, установленный SAE AMS6515, показывает уровень точности, ожидаемый в настоящей спецификации. Документ распространяется на сталь 18.5Ni-12.0Co-4.9Mo-1.40Ti-0.10Al, причем обозначение также охватывает прутки, поковки, трубы и кольца, выплавленные методом двойного вакуумного переплава и подвергнутые отжигу. Эти числа не являются неофициальным сокращением марки: они указывают номинальные уровни легирования, тогда как полный документ AMS содержит допустимые диапазоны, ограничения по остаточным элементам и методы аналитического контроля. Практика выплавки является частью идентификации материала. Вакуумно-индукционная выплавка с последующим вакуумно-дуговым переплавом либо другой предусмотренный маршрут двойной вакуумной выплавки позволяет снизить содержание включений, растворенных газов и ликвацию по сравнению с менее контролируемыми процессами. Соответствие химического состава номинальному диапазону марки само по себе не доказывает эквивалентность, если стандарт требует определенной последовательности выплавки. Это особенно важно для крупногабаритных сечений, деталей, работающих при циклических нагрузках, и аэрокосмических компонентов, где количество и распределение включений, а также ликвация могут влиять на свойства даже при соответствии объемного химического анализа установленным требованиям. Марки, не содержащие кобальта, следует рассматривать как отдельные сплавы, а не как замену традиционным кобальтсодержащим материалам. Одним из примеров является M789. Реакции выделения, реакция на термическую обработку и достижимые свойства этой марки отличаются от соответствующих характеристик кобальтсодержащих марок 18Ni, поэтому спецификацию на M789 нельзя интерпретировать путем простого переноса режима старения или ожидаемых показателей прочности для 18Ni(250). ### Состояние после термической обработки и механические свойства Указанное рядом с маркой состояние материала имеет ключевое значение. Растворяющий отжиг растворяет ранее образовавшиеся выделения и формирует контролируемое аустенитное состояние; последующее охлаждение приводит к образованию низкоуглеродистого реечного мартенсита. Внутренний отчет NIST 8582 (2025) описывает эту последовательность как процесс, формирующий относительно мягкий мартенсит, после чего последующая обработка выделением создает мелкодисперсные выделения и обеспечивает высокие прочность, пластичность и вязкость. Старение при температуре около 480 °C вызывает выделение фаз и упорядочение на ближнем порядке, как обобщено в справочнике ASM по термической обработке. Поэтому термины «отожженный» и «состаренный» не являются взаимозаменяемыми. Отожженный пруток может быть предназначен для механической обработки или формования и обладать значительно меньшей прочностью, чем материал той же марки после старения. Для состаренного состояния должны быть указаны либо приведены в ссылке температура, выдержка, способ охлаждения и иногда допустимое отклонение температуры в печи. Эти параметры определяют размер выделений, их объемную плотность и степень перестаривания. Деталь, состаренная в течение недостаточного времени, может не достичь заданного предела текучести; при чрезмерно длительной выдержке или слишком высокой температуре выделения могут укрупниться, что приведет к снижению прочности. Таблицу механических свойств следует читать вместе с указанным состоянием материала и размером сечения. Предел текучести, временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, относительное сужение, твердость и ударная вязкость могут иметь отдельные требования. Минимальное временное сопротивление разрыву не гарантирует минимального предела текучести, а требование при комнатной температуре не определяет характеристики при другой температуре. В некоторых спецификациях для тонких и толстых изделий устанавливаются разные пределы, поскольку скорость охлаждения, ликвация и равномерность нагрева изменяются в зависимости от размеров сечения. Направление испытания также имеет значение. Продольные характеристики при растяжении могут отличаться от поперечных, особенно для поковок, колец, листов и изделий, изготовленных аддитивным способом. В технической записке NIST 2352 (2025) оцениваются растворяющий отжиг, межкритический отжиг и старение кобальтсодержащей M789, изготовленной методом лазерного сплавления порошкового слоя, что показывает, почему печатную деталь нельзя рассматривать как деформируемый полуфабрикат иной формы. В исследовании NIST 2024 года по мониторингу усталости выявлены различия твердости и жесткости маражинг-стали, изготовленной методом лазерного сплавления порошкового слоя, в зависимости от направления построения. Также было установлено, что измерения магнитной проницаемости позволяют обнаруживать усталостное повреждение до разрушения. Для изделий, изготовленных аддитивным способом, ориентация построения, стратегия сканирования, состояние порошка, ограничения по пористости и последующая термическая обработка должны быть включены в определение технологического процесса. ### Форма изделия, испытания и прослеживаемость Форма изделия определяет, какие требования применяются. Для прутков, поковок, труб, колец, листов и деталей, изготовленных методом сплавления порошкового слоя, могут устанавливаться разные предельные отклонения размеров, места отбора образцов, правила термической обработки и механические испытания. Например, AMS6515 прямо распространяется на прутки, поковки, трубы и кольца, а не на все возможные формы маражинг-стали. Сертификат, в котором указан химический состав, но не указана форма изделия, содержит существенный пробел. Проверьте, каким образом вырезаются образцы и как они ориентированы. Спецификация может требовать проведения продольных, поперечных, радиальных или тангенциальных испытаний, причем отбор образцов может быть связан с плавкой, партией, поковкой или готовой деталью. Уточните, является ли измерение твердости приемочным испытанием, дополнительной проверкой или заменой, разрешенной только при оговоренных условиях. Изучите критерии приемки результатов испытаний на растяжение, энергии удара, характера волокнистого строения, поверхностных дефектов, включений, неразрушающего контроля, размеров и ремонта. Формулировка «соответствует спецификации» имеет смысл только в том случае, если указаны применяемая редакция документа и все предусмотренные испытания. Прослеживаемость должна связывать готовое изделие с номером плавки, маршрутом выплавки, производственной партией, записями о термической обработке, результатами химического анализа, испытательными образцами и результатами контроля. Для аддитивного производства дополнительно необходимо указывать идентификацию партии порошка, историю его повторного использования, машину, номер построения, ориентацию и запись параметров процесса. #### Как читать спецификацию материала Точная марка Определите обозначение марки, а не полагайтесь на название семейства. Стандарт и редакция Зафиксируйте применяемый стандарт и соответствующую ему редакцию. Химический состав и выплавка Проверьте пределы содержания легирующих элементов, пределы содержания остаточных элементов и требуемую практику выплавки. Состояние Укажите, является ли материал отожжённым, подвергнутым растворной обработке, состаренным или поставленным в другом состоянии. Форма изделия Определите, является ли материал прутком, поковкой, трубой, кольцом или изделием, изготовленным аддитивным способом. Испытания Проверьте требования к механическим свойствам, направление испытания, расположение образца и критерии приемки. Прослеживаемость Свяжите готовое изделие с его плавкой, партией, записями о термической обработке, образцами и результатами контроля. Практическая последовательность чтения стандартов проста: определить точную марку; зафиксировать применяемый стандарт AMS или другой нормативный документ и его редакцию; проверить химический состав и практику выплавки; указать, является ли материал отожженным, подвергнутым растворяющей обработке, состаренным или поставляемым в другом состоянии; определить форму изделия и размер сечения; изучить каждое требование к механическим свойствам с учетом направления испытания и места расположения образца; затем проверить критерии приемки и записи по прослеживаемости. Только после согласования всех этих пунктов две маражинг-стали можно считать сопоставимыми. Класс материала определяется цепочкой технологических процессов и требований спецификации, а не единым универсальным составом сплава. ## Источники 1. \[1\] ASM International. Maraging Steels. ASM Handbook, 2018. [](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#wiki-cite-ref-1) ASM Handbook, Volume 4A, Steel Heat Treating Fundamentals and Processes 2. \[2\] National Institute of Standards and Technology. NIST Internal Report 8582. NIST Internal Report, 2025. [](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#wiki-cite-ref-2) NIST Internal Report 8582 3. \[3\] National Institute of Standards and Technology. In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel. NIST investigation, 2024. [](/ru/%D0%B2%D0%B8%D0%BA%D0%B8/%D0%B3%D1%80%D1%83%D0%BF%D0%BF%D1%8B-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%B9/%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%B0%D0%B6%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%B8-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%B2-%D0%BC%D0%B0%D1%80%D0%BA%D0%B8-%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5-%D0%B8-%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D1%82%D0%BA%D0%B0#wiki-cite-ref-3) In Situ Fatigue Monitoring Investigation of Additively Manufactured Maraging Steel **Мартенситно-стареющая сталь: краткий обзор** Матрица Реечный мартенсит с очень низким содержанием углерода на основе железа и никеля Основной механизм упрочнения Выделение интерметаллидных фаз при старении Эталонная температура старения Приблизительно 480 °C Промышленный диапазон предела текучести 1030–2420 МПа Представительный класс прочности 18Ni(250), приблизительно 250 ksi [Вернуться к Группы сталей](/ru/вики/группы-сталей "Группы сталей — Steel Wiki")