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高強度合金鋼是什么材料(超高強度鋼主要類別)

出自:河北成華機械制造有限公司 時間:2023-04-11 18:02

高強度合金鋼是什么材料(超高強度鋼主要類別)

超高強度鋼是用于制造承受較高應力結構件的一類合金鋼。一般屈服強度大于1180MPa,抗拉強度大于1380MPa這類鋼一般具有足夠的韌性及較高的比強度和屈強比,還有良好的焊接性和成形性。按照合金化程度和顯微組織,可分為低合金、中合金和高合金超高強度鋼三類。

超高強度鋼主要類別

按照合金化程度及顯微組織,超高強度鋼可分為低合金、中合金和高合金超高強度鋼三類。在高合金超高強度鋼中又有馬氏體時效鋼和沉淀硬化不銹鋼等。

低合金鋼

是由調質結構鋼發展起來的,含碳量一般在0.3~0.5%,合金元素總含量小于5%,其作用是保證鋼的淬透性,提高馬氏體的抗回火穩定性和抑制奧氏體晶粒長大,細化鋼的顯微組織。常用元素有鎳、鉻、硅、錳、鉬、釩等。通常在淬火和低溫回火狀態下使用,顯微組織為回火板條馬氏體,具有較高的強度和韌性。如采用等溫淬火工藝,可獲得下貝氏體組織或下貝氏體與馬氏體的混合組織,也可改善韌性。這類鋼合金元素含量低,成本低,生產工藝簡單,廣泛用于制造飛機大梁、起落架構件、發動機軸、高強度螺栓、固體火箭發動機殼體和化工高壓容器等。

中合金鋼

熱作模具鋼的改型鋼,典型鋼種有4Cr5MoSiV鋼。這類鋼的含碳量約0.4%,合金元素總含量約8%,具有較高的淬透性,一般零件經高溫奧氏體化后,空冷即可獲得馬氏體組織,500~550℃回火時,由于碳化物沉淀產生二次硬化效應,而達到較高的強度。這類鋼的特點是回火穩定性高,在500℃左右條件下使用,仍有較高的強度,一般用于制造飛機發動機零件。

馬氏體時效鋼

典型鋼種有18Ni馬氏體時效鋼,含碳小于0.03%,鎳約18%,鈷8%。根據鉬和鈦含量不同,鋼的屈服強度分別可達到140、175和210kgf/mm2。從820~840℃固溶處理冷卻到室溫時,轉變成微碳Fe-Ni馬氏體組織,其韌性較Fe-C馬氏體為高,通過450~480℃時效,析出部分共格金屬間化合物相(Ni3Ti、Ni3Mo),達到較高的強度。鎳可使鋼在高溫下得到單相奧氏體,并在冷卻到室溫時轉變為單相馬氏體,而具有較高的塑性。同時鎳也是時效強化元素。鈷能使鋼的馬氏體開始轉變溫度升高,避免形成大量殘留奧氏體。這類鋼的特點是強度高,韌性高,屈強比高,焊接性和成形性良好;加工硬化系數小,熱處理工藝簡單,尺寸穩定性好,常用于制造航空器、航天器構件和冷擠、冷沖模具等。

Ni-4Co型鋼

含9%鎳使鋼固溶強化和提高韌性,加4%鈷的作用在于盡量減少鋼中殘留奧氏體量,鉬和鉻是為了產生沉淀硬化效應。含碳0.20~0.30%時,抗拉強度可達130~160kgf/mm2,斷裂韌度達400kgf/mm幫以上。綜合性能好,抗應力腐蝕性高,具有良好的工藝性能,常用于航空、航天工業。

沉淀硬化鋼

簡稱PH不銹鋼,是在不銹鋼的基礎上發展起來的具有抗腐蝕性能的超高強度鋼。合金元素總含量約為22~25%。按高溫固溶處理后冷至室溫時顯微組織的不同,可分為奧氏體型、半奧氏體型和馬氏體型三類。典型鋼種有0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al,抗拉強度約為160kgf/mm2。這類鋼有良好的耐蝕性、抗氧化性。鋼的強化是通過固溶處理、冷處理或形變后再時效,析出彌散沉淀相而實現的。這類鋼主要用于制造高應力耐腐蝕的化工設備零件、航空器結構件和高壓容器等。


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