马氏体时效钢以无碳（或微碳）马氏体为基体的，时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。与传统高强度钢不同，它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。这使其具有一些独特的性能：高强韧性，低硬化指数，良好成形性，简单的热处理工艺，时效时几乎不变形，以及很好的焊接性能。因而马氏体时效钢已在需要此种特性的部门获得广泛的应用。
18Ni马氏体时效钢的特性及用途：
18Ni钢的代表钢号有00Ni18Co8Mo3TiAl[18Ni()]Ni18Co8Mo3TiAl、00Ni18Co8Mo5TiAl[18Ni()]Ni18Co8Mo5TiAl、00Ni18Co9Mo5TiAl[18Ni()]Ni18Co9Mo5TiAl和00Ni18Co13Mo4TiAl[18Ni()]Ni18Co13Mo4TiAl钢。
18Ni钢是典型的马氏体时效钢，钢中碳含量较低，对时效硬化起作用的合金元素是Ti、Al、Co、Mo，杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大，对屈服强度较高的钢影响效果更明显。这就要求该类钢要经过真空冶炼，减少杂质、偏析和钢锭中的含气量，以保证钢具有较好的韧性和抗疲劳性能。
18Ni()、18Ni()、18Ni()、18Ni()钢是典型的马氏体时效钢，是一种时效硬化型塑料模具钢，钢中含碳量较低，对时效硬化起作用的合金时Ti、Al、Co、Mo。杂质对马氏体时效硬化钢的性能影响很大，对屈服强度较高的钢影响效果更明显。这就要求该钢经过真空冶炼，减少杂质、偏析和钢锭中的含气量，以保证钢有较好的韧性和抗疲劳性能。
在18Ni钢中，碳对钢的强度影响很大，减少含碳量极少，也会使马氏体强度显著提高。但在把碳的含量分数增至0.03%后，又会降低钢的屈服强度。所以马氏体时效钢碳的质量分数不宜超过0.03%.
18Ni钢中的S是有害的。S以硫化物存在于钢内，并沿热轧方向分布，导致钢的各向异性，因此要求尽量降低18Ni钢中的含硫量。
18Ni钢中加入大量的Ni，主要作用是保证固溶体淬火后能获得单一的马氏体，其次Ni对Mo作用形成时效强化相Ni3Mo，当Ni的质量分数超过10%时，还能提高马氏体时效钢的断裂韧度。
18Ni钢固溶以后形成超低碳马氏体，硬度为28~30HRC，时效处理以后，由于各种类型的金属间化合无的脱溶析出得到时效硬化，硬度可以上升到50HRC，这类钢在高强度、高韧性的条件下，仍具有良好的韧性、韧性和高的断裂韧度。同时，这类钢无冷作硬化，时效热处理变形小，焊接性能良好，表面还可以渗氮处理等。
主要生产工艺有冶炼、热加工、冷加工、焊接、热处理和表面处理。
冶炼
一般采用真空感应炉熔炼加真空自耗炉重熔的双真空冶炼工艺。对于强度级别在MPa以下的钢种，可以采用非真空冶炼，或非真空冶炼加电渣重熔的工艺。但对高强度级别和用途重要的钢种，必须采用双真空冶炼工艺。在真空自耗重熔时，应严格控制电流和熔池温度，以免钢锭产生严重的枝状偏析。
热加工
马氏体时效钢在高温下具有良好的热塑性，其热加工性与1Crl8Ni9Ti大体相同。对于钛、钼含量较高的钢种，钢锭凝固时容易发生这些元素的微观偏析，热加工后形成各向异性的带状显微结构。减轻或消除微观偏析的有效措施，是选择合适的钢锭尺寸和热加工时进行充分的高温均质化处理。为了防止由于Ti(C，N)等化合物沿奥氏体晶界析出引起的高温缓冷脆性，热加工后应尽量避免工件在～C温度区间内缓冷或停留。为了获得细晶粒和较佳力学性能，终锻应在较低温度下(～C)，以较大的变形量(大于25%)完成。
冷加工
在固溶状态下冷加工性非常好。拉拔、冷轧、弯曲、深冲等加工都容易进行。钢的加工硬化指数为0.02～0.03，与普通钢相比低一个数量级。因此，加工过程中无需软化退火即可进行90%以上变形量的冷加工。
焊接
良好的焊接性是马氏体时效钢的优点之一。几乎所有的焊接工艺都能适用。焊丝成分与被焊钢成分基本相同，焊前不必预热，焊后不处理也不会产生裂纹，直接时效后，接头系数即可超过90%。
热处理
热处理工艺简单是马氏体时效钢的另一重要优点。钢经热加工后，在冷加工和时效强化之前应进行固溶处理。目的在于：溶解热加工后余留的沉淀物；使基体溶有充足的强化元素；并获得均匀的高位错密度的全马氏体组织。固溶温度通常采用～℃，固溶时间为每25ram厚度1h，固溶后空冷，冷却速度对组织和性能影响不大。马氏体时效钢的高强度是通过时效处理得到的。时效温度一般为℃，强度级别高的钢种可采用¨C，时效时间为3～6h，时效后空冷。时效后在马氏体基体上，析出大量弥散的和超显微的金属间化合物质点，使材料强度成倍提高而韧性损失较小。
马氏体时效钢的性能还可通过奥氏体形变，或马氏体形变，或两者结合得到提高。奥氏体形变处理使奥氏体晶粒尺寸减小到10um以下，从而得到具有一定延性的，强度大于0MPa的马氏体时效钢。在固溶后和时效前进行的马氏体形变处理，由于产生更多的位错，通常可使强度提高MPa。固溶前的马氏体形变，能细化奥氏体晶粒并增加钢时效后的强度。
18Ni钢的化学成分：
化学成分见表1。
表Ni钢[18Ni()、18Ni()、18Ni()]化学成分（质量分数，%）
18Ni钢的热处理：
固溶温度为~℃，油冷或空冷（加热时间、盐炉1min/mm，空气炉2~2.5min/mm），固溶硬度为28HRC。时效温度为℃[18Ni()]、[18Ni()]，时间3h，硬度为43HRC；时间6h，硬度为52HRC。时效温度为℃[18Ni()]，时效时间6h，硬度为57~60HRC。
18Ni钢的渗氮处理：
18Ni()钢气体渗氮工艺：渗氮温度为(±10)℃，时间24~28h。
18Ni钢的力学性能：
18Ni类钢力学性能见表2。
表Ni类钢[18Ni()、18Ni()、18Ni()]力学性能
注：固溶时效后
既具有高的延性、韧性又能产生超高强度的钢种是马氏体时效钢，研发这种钢的材料学思路是高纯净、高镍、超低碳的钢。这样，即使在较小的冷却速度下也能淬火获得马氏体组织和具有优良的冲击抗力及断裂韧性。三种主要马氏体的时效钢是：
Nil8马氏体时效钢
这种钢有三种型号，其屈服强度分别为1MPa、MPa和1MPa，这类钢的杂质含量很低，需要经一次或二次真空冶炼。并含有0.%B、0.%Zr和0.%Ca以清除杂质并帮助改善热塑变加工性能。
热处理工艺包括℃～℃固溶处理，空冷或水淬，再在℃时效3h。除了Co之外，加入的合金元素都降低Ms点，但可保持Mf点高于室温，这样固溶化后淬冷下来都能完全转化为马氏体。时效析出硬化相主要是小片状，但也有一些。严重过时效也能生成，Co的作用是加强引起析出硬化，而Mo则是时效硬化的主要元素。
调整时效温度、时间，可获得不同的强度。时效温度过高(℃)，因钢的
点低，会引起奥氏体形成，这种奥氏体由于高度合金化，使Ms点降低到室温以下，而稳定的保留下来。如果需要高强度，可以在时效前对原低碳马氏体进行50%形变量的冷塑性变形加工。
在高抗拉强度下，这种钢仍具有优良的冲击韧性，而且具有强化缺口的作用，其缺口强度与抗拉强度之比在1．35～1．65之间。时效前进行50%的冷变形加工，可将上述名义强度提高到MPa、0MPa和MPa。
Ni20马氏体时效钢
钢的杂质含量与Nil8钢相似，但Ni含量较高，时效硬化元素不用Mo和Co，而是用1．5%Ti、0．25%A1和0．5%Nb来产生。这种钢的Ms点比Nil8钢低，但固溶处理淬冷到室温后仍可充分发生马氏体转变。如果相变不完全，可在一78℃下冷却处理或通过冷塑性变形(冷塑性变形可提高Ms点)来完成，这种钢正常的时效硬化相是和。
Ni25马氏体时效钢
这种钢含25%Ni和1．5%Ti、0．25%A1或0．5%Nb(亦可Al、Nb并用)，Ms点低于或接近室温。固溶处理后钢的组织基本是奥氏体，所以应在时效前将其转化为马氏体，为此可以采用两种方法：
(1)奥氏体时效：加热到℃保持4h使其从奥氏体中析出或。于是奥氏体合金含量降低，Ms点上升，随后冷却时奥氏体大部分转化为马氏体。如在时效硬化处理(℃，3h)之前进行一78℃冷处理，即可保证马氏体完全转变。℃的奥氏体时效，由于形成，使奥氏体硬化。但相在相变时会失去共格性，而且在随后马氏体时效硬化时，可以利用的Ti，Al都减小了，所以强度要低些。马氏体时效处理时的析出相是η-。
(2)冷塑变形加工加冷处理：奥氏体冷塑变形加工，变形量应大于25%，才能提高Ms—的温度区段，使该钢在一78℃(干冰)或一℃(液氮)冷处理时完成马氏体转变，这种加工处理充分发挥合金元素的析出硬化作用，可获得强度高于奥氏体的时效处理。