超高强度钢定义(8)

超高强度钢的意义

马氏体时效钢 典型钢种有18Ni马氏体时效钢，含碳小于0.03％,镍约18％，钴8％。根据钼和钛含量不同，钢的屈服强度分别可达到140、175和210kgf/mm2。从820～840℃固溶处理冷却到室温时，转变成微碳Fe-Ni马氏体组织，其韧性较Fe-C马氏体为高，通过450～480℃时效，析出部分共格金属间化合物相(Ni3Ti、Ni3Mo),达到较高的强度。镍可使钢在高温下得到单相奥氏体，并在冷却到室温时转变为单相马氏体，而具有较高的塑性。同时镍也是时效强化元素。钴能使钢的马氏体开始转变温度升高，避免形成大量残留奥氏体。这类钢的特点是强度高，韧性高，屈强比高，焊接性和成形性良好；加工硬化系数小，热处理工艺简单，尺寸稳定性好，常用于制造航空器、航天器构件和冷挤、冷冲模具等。

9 Ni-4Co型超高强度钢 含9％镍使钢固溶强化和提高韧性，加 4％钴的作用在于尽量减少钢中残留奥氏体量，钼和铬是为了产生沉淀硬化效应。含碳 0.20～0.30％时，抗拉强度可达130～160kgf/mm2,断裂韧度达400kgf/mm帮以上。综合性能好,抗应力腐蚀性高，具有良好的工艺性能，常用于航空、航天工业。

沉淀硬化不锈钢 简称PH不锈钢，是在不锈钢的基础上发展起来的具有抗腐蚀性能的超高强度钢。合金元素总含量约为22～25％。按高温固溶处理后冷至室温时显微组织的不同，可分为奥氏体型、半奥氏体型和马氏体型三类。典型钢种有0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al,抗拉强度约为160kgf/mm2。这类钢有良好的耐蚀性、抗氧化性。钢的强化是通过固溶处理、冷处理或形变后再时效，析出弥散沉淀相而实现的。这类钢主要用于制造高应力耐腐蚀的化工设备零件、航空器结构件和高压容器等（见不锈耐酸钢）。

生产工艺 超高强度钢对冶金质量要求高，通常采用电弧炉和电渣重熔冶炼。要求纯度高的钢种，多采用真空感应炉或真空自耗电弧炉冶炼。中、低合金超高强度钢在热处理时应防止脱碳；马氏体时效钢和沉淀硬化不锈钢,可以用普通加热炉固溶处理。焊接时须采用保护气体焊接或采用钨极氩弧焊接。某些含碳较高的(0.4％左右)低合金超高强度钢,焊接后应立即进行去应力退火。

超高强度钢的分类

按钢中所含合金元素总量，超高强度钢分为低、中、高三种合金系。低合金超高强度钢以其廉价及综合性能好而得到广泛应用，是超高强度钢中研究最多、最成熟的钢种。这类钢的合金元素总含量不高于5%（ 质量分数，下同），如4340 钢（40GrNiMo）和300M 钢。中合金超高强度钢的合金元素总含量为5%~10%，是从热作模具钢改进后得到的中碳合金

钢，主要有4Gr5MoSiV（H-11），4Gr5MoSiV4（H-13）和38Gr5Mo2VA（GC-19）等。中合金超高强度钢与低合金超高强度钢有类似的缺点，即断裂韧度（KIC）不高和抗应力腐蚀能力差，不能完全满足现代航空航天材料的要求。高合金超高强度钢的合金元素总含量大于

10%，其中18Ni 马氏体时效钢的合金元素总量超过30%。获得发展和应用的主要有马氏体时效钢、HP-9-4-X 系列和低碳、高钴镍二次硬化钢等。

1 高合金超高强度钢

1.1 马氏体时效钢

马氏体时效钢是一种以Fe-Ni 为基础的高合金钢，它通过金属间化合物在含碳极低的高Ni, 马氏体基体中弥散析出来获得超高强度。当Ni, 含量大于6%时，高温奥氏体冷却至室温时转变为马氏体，再加热至约500摄氏度，此马氏体仍保