時效硬化型塑料模具鋼有馬氏體時效硬化鋼和析出（沉淀）硬化鋼兩大類。馬氏體時效鋼有高的屈強比、良好的切削加工性和焊接性能，熱處理工藝簡單等優(yōu)點。典型的高合金馬氏體時效硬化鋼有18Ni（200）（00Ni18Co8Mo3TiAl）鋼、18Ni（250）（00Ni18Co8MoTiAl）鋼、18Ni（300）（00Ni18Co9Mo5TiAl）鋼、19Ni（350）（00Ni18Co13Mo4TiAl）鋼等，固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度約為30~32HRC；時效處理以后，由于各種類型的金屬間化合物的脫、析出，得到時效硬化，硬度可上升到50HRC以上。這類鋼在高強度、高韌性的條件下仍具有良好的塑性、韌性和高的斷裂韌度。
18Ni鋼是典型的馬bai氏體時效鋼，鋼中碳含量較低，對時du效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，雜質對馬氏體時效硬化鋼的性能影響很大，對屈服強度較高的鋼影響效果更明顯。這就要求該類鋼要經(jīng)過真空冶煉，減少雜質、偏析和鋼錠中的含氣量，以保證鋼具有較好的韌性和抗疲勞性能。

在18Ni鋼中，碳對鋼的強度影響很大，即使碳含量極少，也會使馬氏體強度顯著提高。但在把碳的質量分數(shù)增至0.03%以后，又會降低鋼的屈服強度，所以18Ni馬氏體時效鋼中碳的質量分數(shù)不宜超過0.03%。
06Ni（06Ni6CrMoVTiAl）鋼、AFC-77（1Cr14Co13Mo5V）鋼；另一類為低合金時效硬化鋼，代表鋼號如我國自行開發(fā)的25CrNi3MoAl鋼，PMS（1Ni3MnMoCuAl）鋼、PCR(0Cr16Ni4Cu3Nb)鋼、SM2（20CrNi3AlMnMo）鋼等，另外還有美國的P2(20CrNi4AlV)鋼，日本大同特殊鋼公司的NAK80、NAK55（15Ni3MnMoAlCuS）鋼等，這類鋼經(jīng)固溶處理后，硬度為30HRC左右，時效處理后，由于金屬間化合Ni3Al析出而強化，硬度可以上升到38~42HRC。如再進行滲氮處理，可以使模具表面硬度達到110HV左右。

18Ni鋼中的S是有害的。S以硫化物存在于鋼內，并沿熱軋方向分布，導致鋼的各向異性，因此要求盡量降低鋼的硫含量。

18Ni鋼中加入大量的Ni，主要作用是保證固溶體淬火后能獲得單一的馬氏體，其次Ni對Mo的作用是形成時效強化相Ni3Mo。當Ni的質量分數(shù)超過10%時，還能提高馬氏體時效鋼的斷裂韌度。

18Ni鋼固溶以后形成超低碳馬氏體，硬度為28~30HRC；時效處理后，由于各種類型的金屬間化合物的脫溶析出得到時效硬化，硬度可以上升到50HRC。這類鋼在高強度、高韌性的條件下，仍具有良好的韌性和高的斷裂韌度。同時，這類鋼無冷作硬化，時效熱處理變形小，焊接性良好，表面還可以滲氮處理等。

18Ni類低碳馬氏體時效鋼主要用于制造高精度、超鏡面、型腔復雜、大截面、大批量生產(chǎn)的機械零件和塑料模具，但由于價格昂貴，使用受到限制。

18Ni馬氏體時效鋼的化學成分：

18Ni鋼化學成分見表1。

表1 18Ni(300)鋼的化學成分(質量分數(shù)，%)

鋼號 C≤ Ni Co Mo Si≤ Mn≤ Ti Al P≤ S≤

18Ni(300) 0.03 18.00~19.00 8.50~9.50 4.60~5.20 0.12 0.10 0.50~0.80 0.05~0.15 0.01 0.01

18Ni馬氏體時效鋼的臨界點：

18Ni鋼的臨界點溫度見表2，其他鋼號可參考。

表2 18Ni鋼臨界點溫度

臨界點/℃ Ac1 Ac3 Ms Mf

溫度(近似值)/℃ 540~610 740~750 154~210 90~100

18Ni馬氏體時效鋼的熱處理：

固溶溫度為815~830℃，油冷或空冷(加熱時間，鹽浴爐1min/mm、空氣爐2~2.5min/mm)，硬度為28HRC。

18Ni(300)馬氏體時效鋼的時效溫度：

18Ni(300)鋼的時效溫度為480℃，保溫時間3h，硬度為43HRC；保溫6h，硬度為52HRC。

18Ni(300)馬氏體時效鋼的滲氮處理：

18Ni(300)鋼氣體滲氮工藝：

滲氮溫度為(455±10)℃，保溫時間為24~28h。

18Ni馬氏體時效鋼的力學性能：

18Ni類鋼的力學性能見表3。

表3 18Ni類鋼的力學性能

鋼號 固溶溫度/℃ 時效溫度/℃ 時效后硬度HRC σb/MPa σs/MPa δ(%) ψ(%)

18Ni(300) 815~830 480±5 53~54 2060 2010 12 60

馬氏體時效鋼包含高強度鋼的一個專門類別，它們與傳統(tǒng)鋼的區(qū)別在于它們通過冶金反應來硬化，而與C沒有關系。這些鋼在大約480℃的溫度下由金屬間化合物沉淀而強化。術語`maraging`是從`馬氏體時效硬化`而來，其所指的是低碳馬氏體的時效硬化。

工業(yè)上，馬氏體時效鋼設計用來提供屈服強度從1030-2420兆帕的特定水平。一些實驗性馬氏體時效鋼具有高達3450兆帕的屈服強度。這些鋼具有很高的鎳、鈷和鉬的含量，并具有極低的含碳量。事實上，碳在這些鋼中是雜質，并盡量保持工業(yè)盡可能低的水平。馬氏體時效鋼的其它變型已經(jīng)研制出來，作為特殊使用。馬氏體時效鋼在美國和國外的不少鋼鐵公司中已進行大量生產(chǎn)。