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馬氏體時(shí)效鋼是一種以超低碳馬氏體為基體，通過(guò)時(shí)效產(chǎn)生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼。與傳統的高強度鋼不同，它不是用碳而是靠金屬間化合物的彌散析出來(lái)強化，這使其具有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：熱處理工藝簡(jiǎn)單方便，這是由于馬氏體轉變不受冷卻速度的影響，不會(huì )出現像淬火回火鋼中常出現的淬透性問(wèn)題，熱處理變形小，加工性能及焊接性能都很好。

　　馬氏體時(shí)效鋼的顯著(zhù)特點(diǎn)是在超高強度下仍具有良好的塑性和優(yōu)異的斷裂韌性，這使它不僅可以取代傳統的高強度鋼，而且在一些重要領(lǐng)域內獲得別的材料難以替代的應用。如可用于制備火箭與導彈的薄殼，在保持滿(mǎn)足應用要求的強度前提下提高有效載荷；它具有非常穩定的組織性能，即使在溫度過(guò)高而發(fā)生過(guò)時(shí)效后，軟化過(guò)程也非常緩慢。這些合金在相當高的工作溫度下仍保持良好的性能，最高工作溫度超過(guò)400℃。這可以保證火箭或彈頭外薄殼在飛行的過(guò)程中保持良好的強度。

　　馬氏體時(shí)效鋼的強化工藝是固溶強化、相變強化、時(shí)效強化等因素綜合作用的結果。固溶強化使馬氏體時(shí)效鋼的強度提高100~250 MPa，貢獻較小。但通過(guò)固溶處理可以消除鍛軋的殘余應力和成分偏析，同時(shí)溶解沉淀相，為隨后的時(shí)效強化打下基礎。相變強化，即組織發(fā)生奧氏體向馬氏體的轉變時(shí)所發(fā)生的硬化，可使強度提高500~600MPa，相變得到的馬氏體組織中具有極高密度的位錯亞結構，是提高強度的主要原因，同時(shí)也為隨后的沉淀強化創(chuàng )造了有利條件。時(shí)效強化是提高馬氏體時(shí)效鋼強度最主要的手段，可使其強度提高約1100 MPa。在熱處理過(guò)程中通過(guò)Co，Mo，Ti等合金元素從過(guò)飽和固溶體(馬氏體)中析出金屬間化合物作為第二相質(zhì)點(diǎn)來(lái)實(shí)現強韌化。在時(shí)效過(guò)程中，在晶界、相界及位錯線(xiàn)等缺陷處析出細小彌散的金屬間化合物。

　　特別應該指出的是，細晶強化是一種對馬氏體時(shí)效鋼既能提高強度又能改善韌性的強化方法。在晶粒細化的方式上，主要有循環(huán)相變細化工藝和形變熱處理工藝。

　　循環(huán)相變熱處理工藝是將奧氏體轉變產(chǎn)物反復加熱、重結晶、奧氏體化、循環(huán)相變，使奧氏體晶粒充分細化，進(jìn)而轉變得到細小的板條馬氏體組織，從而提高強度、塑性和韌性。例如，對3J33馬氏體時(shí)效鋼進(jìn)行4次循環(huán)熱處理后，晶粒尺寸由220μm減小到15μm左右，形成細小的馬氏體組織。實(shí)驗證明，在相同的時(shí)效規程下，將高溫固溶+時(shí)效處理的合金與經(jīng)過(guò)高溫固溶+變溫循環(huán)相變+時(shí)效處理的合金進(jìn)行性能比較，后者的力學(xué)特性明顯優(yōu)于前者。

　　馬氏體形變處理可在固溶和時(shí)效處理之間進(jìn)行，也可在固溶處理之前進(jìn)行，前者增加了位錯密度，后者能細化奧氏體晶粒。據報道，對18Ni7Co5Mo0.1Ti進(jìn)行90％冷軋變形再時(shí)效處理可使屈服強度提高約547 MPa，同時(shí)保持材料的韌塑性。

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