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一般讲,屈服强度在1370MPa(140 kgf/mm2)以上,抗拉强度在1620 MPa(165 kgf/mm2)以上的合金钢称超高强度钢。
按其合金化程度和显微组织分为低合金中碳马氏体强化超高强度钢、中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢、高合金中碳Ni—Co型超高强度钢、超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢、半奥氏体沉淀硬化型不锈钢等。
低合金
低合金中碳马氏体强化型超高强度钢(MART)是在低合金调质钢的基础上发展起来的,合金元素总量一般不超过6%。主要牌号包括传统的镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo),碳含量0.45%的镍 铬 钼 钒 钢D6AC(45 CrNiMoV),碳含量0.30%的铬 锰 硅 镍 钢(30CrMnSiNi2A),在4340钢基础上通过加入硅(1.6%)和钒(0.1%)而研制成的300M 钢(43CrNiSiMoV)以及不含镍的硅锰钼钒或硅锰铬钼钒等。通过真空熔炼降低钢中杂质元素含量,改善钢的横向塑性和韧性,由于钢中合金元素含量较低,成本低,生产工艺简单,广泛用于飞机大梁、起落架、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。
中合金
中合金中碳二次沉淀硬化型超高强板是从5%Cr型模具钢移而来的。由于它在高温回火状态下有很高的强度和较满意的塑性和韧性,抗热性好,组织稳定,用于飞机起落架、火箭壳体等。典型钢种为H11和H13等。其主要成分为:C 0.32%--0.45%;Cr 4.75%--5.5%;Mo 1.1%--1.75%;Si 0.8%--1.2%。
其基本成分:C<0.03%, Ni18~25%,+ 时效硬化元素 Ti,,Al,Co,Mo,Nb等 。
类型(根据Ni量不同):
Ni 18%,+ Ti, Al, Co, Mo等。应用广,有三个级别:1400, 1700,2100 MPa。
Ni 20%, +Ti, Al, Nb等 。 合金量较低,成本低,强度较低。
Ni 25%,+ Ti,Al,Nb等 。 时效前硬度较低,可深冲冷拔。
高纯度钢:杂质少,C, N, P, S, Si都要控制;偏析小、含气量低,一般用真空炉熔炼。
Q550D高强板主要合金元素作用
Ni:
1)时效强化相的主要形成元素;
2)扩大γ相区,并能发生M转变;
(加入 沉淀强化元素多为α形成元素)
3)使钢保持良好的韧塑性;
4)提高钢的淬透性(空淬)。
Co:
1)协助Ni扩大γ区;
2)但提高Ms点, 可减少Ar;
3)可间接提高强化效果。
Ti, Al,Mo,Nb:
时效强化元素,能形成时效强化相,如Ni3Al,Ni3Ti,Ni3Mo,(Fe,Ni,Co)2Mo 等。
Mo :
时效强化元素;
防止回火脆性,提高韧塑性。
C<0.03%; Mn,Si降低到少; S<0.01%;其它杂质元素如N,P等也要严格控制。
Q550D高强板热处理:
原理:利用金属间化合物在含C极低的马氏体中弥散析出来强化的(沉淀强化或时效强化)。
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