二次硬化超高强度钢

二次硬化超高强度钢(secondayhardeningultrahigh-strengthsteel)经过加热淬火后在480~550℃温度范围回火时,析出合金碳化物产生弥散强化效应,其屈服强度大于1380MPa的超高强度钢。主要包括中合金热作模具钢和高合金高断裂韧性超高强度钢。中合金热作模具钢最早生


二次硬化超高强度钢(secondayhardeningultrahigh-strengthsteel)

经过加热淬火后在480~550℃温度范围回火时,析出合金碳化物产生弥散强化效应,其屈服强度大于1380MPa的超高强度钢。主要包括中合金热作模具钢和高合金高断裂韧性超高强度钢。

中合金热作模具钢最早生产和使用的钢种有4cr5MoVSi(H-11)钢,含5%铬,1.3%钼和0.5%钒。具有淬透性高的特点,-般结构件经1100℃奥氏体化后,在空气冷却条件下即可获得完全马氏体组织。经500~600℃回火析出(Mo,cr)2C和cr7C3,产生二次硬化效应。抗拉强度可达1960MPa。在4。0~500℃范围内使用,其瞬时抗拉强度仍保持在1300MPa以上。4cr5Mv1Si(H-13)钢是在4Cr5MoVSi钢的基础上,提高钼和钒的含量而发展起来的。钒含量增加,使钢中vC增多,耐磨性提高。该类钢的缺点是断裂韧性低,缺口敏感性较大。

高合金高断裂韧性超高强度钢这类钢典型牌号有:

(1)9Ni-4Co型超高强度钢主要成分是含镍9%,钴4%左右。其他合金元素有铬、钼和钒。钢中碳是主要强化元素。按照含碳量的不同,通常生产有4种钢,即:20Ni9Co4CrMoVA、25Ni9Co4CrMoVA、30Ni9Co4CrMoVA和45Ni9Co4CrMoVA随含碳量增加,钢的强度提高,而韧性相应下降。采用840℃奥氏体化后,在空冷条件下可形成低碳马氏体组织。经500℃左右回火产生二次硬化效应,获得较高的强度和足够的韧性。30Ni9Co4CrMoVA经淬火后550℃回火,屈服强度可达1450MPa,断裂韧度可达到100MPa•m1/2以上。可焊性好,并具有良好的热稳定性。可适用于370℃以下长期使用。

(2)16Nil0Co14Cr2Mo钢(AFl410)在HYl80钢的基础上提高碳和钴的含量而发展起来的-种可焊性好的高合金二次硬化型超高强度钢。主要含镍10%、钴14%、铬2%和钼1%等元素。加入镍的主要作用是稳定奥氏体组织,当淬火时在极缓慢的冷却速度下产生单相马氏体,提高钢的淬透性。并降低钢的脆性转变温度。钴的作用是提高马氏体开始转变温度(Ms点),降低钼在马氏体中的固溶度,增强钼的强化效应。并且在回火过程中能够仰制M2C的集聚和长大。钼是主要二次硬化元素,铬与钼共存形成(Mo,Cr)2C,有利于提高韧性。通常多采用真空感应炉和真空自耗炉两次真空冶炼工艺。钢中氧小于20x10-6,氮小于15×10-6。含硫量一般在0.001%~0.002%。高纯洁度是保证高断裂韧度的关键。高温热加工变形性能好,经锻、轧加工可获得8~10级细晶粒度。热处理采用860℃油淬,510℃回火5h。由于时效析出弥散合金碳化物M2C,获得高强度和高断裂韧度。抗张强度为1700MPa,断裂韧度可达到175MN•m-3/2。抗应力腐蚀性能好,在3.5%NaCl水溶液介质中,其应力腐蚀界限强度因子(KISSC)高达84MPa•m-3/2。与-般超高强度钢相比,在等强度条件下,其断裂韧度提高1倍以上。抗应力腐蚀能力提高3~4倍。可用于制造飞机重要受力结构件。


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