超高強(qiáng)度鋼的定義是相對(duì)于時(shí)代要求和技術(shù)進(jìn)步程度而在變化的，一般講，屈服強(qiáng)度在1200 Mpa以上，抗拉強(qiáng)度在1400 Mpa以上的合金鋼稱為超高強(qiáng)度鋼。按其合金化程度和顯微組織分為低合金中碳馬氏體強(qiáng)化型超高強(qiáng)度鋼、中合金中碳二次沉淀硬化型超高強(qiáng)度鋼、高合金中碳Ni-Co型超高強(qiáng)度鋼、超低碳馬氏體時(shí)效硬化型超高強(qiáng)度鋼、半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼等。
低合金中碳馬氏體強(qiáng)化型超高強(qiáng)度鋼是低合金調(diào)質(zhì)鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，合金元素總量一般超過6%。主要牌號(hào)包括傳統(tǒng)的鎳鉻鉬調(diào)質(zhì)鋼4340（40CrNiMo），碳含量0.45%的鎳鉻鉬釩鋼D6AC(45CrNiMoV)，碳含量0.3%的鉻錳硅鎳鋼（30CrMnSiNi2A），在4.40鋼基礎(chǔ)上通過加入硅(1.6%)和釩（0.1%）而研制成的300M鋼（43CrNiSiMoV）以及不含鎳鉻或不含鎳的硅錳鉬釩或硅錳鉻鉬釩鋼等。通過真空熔煉降低鋼中雜質(zhì)元素含量，改善鋼的橫向塑性和韌性。由于鋼中合金元素含量降低，成本低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，廣泛用于飛機(jī)大梁、起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、高強(qiáng)度螺栓、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼機(jī)和化工高容器等。
中合金中碳二次沉淀硬化型超高強(qiáng)度鋼是5%Cr型模具鋼移植而來的。由于它在高溫回火狀態(tài)下有很高的強(qiáng)度和較滿意的塑性和韌性、抗熱型好、組織穩(wěn)定，可用于飛機(jī)起落架、火箭殼體等。典型鋼種為H11和H13等，其主要成分為：C 0.32%～0.45%；Cr 4.75%～5.5%；Mo 1.1%~1.75%；Si 0.8%~1.2%。
高合金中碳Ni-Co（9Ni-4Co-XX）型超高強(qiáng)度鋼，是在具有高韌性、低脆性轉(zhuǎn)變溫度的9%Ni型低溫鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在9%Ni鋼中添加鈷是為了提高鋼的Ms（馬氏體轉(zhuǎn)變）溫度，減少鋼中的殘余奧氏體，同時(shí)，鈷在鎳鋼中起固溶強(qiáng)化作用，通過加鈷還可獲得鋼的自回火特性，從而使這類鋼具有優(yōu)良的焊接性能。碳在這類鋼中起強(qiáng)化作用。鋼中含有少量鉻和鉬，以便在回火時(shí)產(chǎn)生彌散強(qiáng)化效應(yīng)。主要牌號(hào)有HP9-4-25，HP9-4-30，HP9-4-45以及改型的AF1410（0.16C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V）等。這類鋼綜合力學(xué)性能高，抗應(yīng)力腐蝕性好，具有良好的工藝性能和焊接性能，廣泛用于航空、航天和潛艇殼體等產(chǎn)品上。
超低碳馬氏體時(shí)效硬化型超高強(qiáng)度鋼，通常稱馬氏體是時(shí)效鋼。鋼的基體為超低碳的鐵鎳或鐵鎳鈷馬氏體。其特點(diǎn)是：馬氏體形成時(shí)不需要快冷，可變溫及等溫形成；具有體心立方結(jié)構(gòu)；硬度約為HRC20，塑性很好；在加熱時(shí)不出現(xiàn)像在低碳馬氏體中發(fā)生的回火現(xiàn)象，并有很大的逆轉(zhuǎn)變溫度遲滯，因而可以在較高溫度進(jìn)行馬氏體基體內(nèi)的實(shí)效硬化。在這樣的高鎳馬氏體中含有能引起時(shí)效強(qiáng)化的元素，借助于時(shí)效強(qiáng)化，從過飽和的馬氏體中析出彌散分布的金屬間化合物，使鋼獲得高強(qiáng)度和高韌性。按鎳含量，馬氏體時(shí)效鋼分為25%Ni、20%Ni、18%Ni和12%Ni等類型。18%Ni型應(yīng)用較廣，為含有鉬、鈦等強(qiáng)化元素的超低碳鐵-鎳（18%）-鈷（8.5%）合金，包括3個(gè)牌號(hào)：18%Ni（200）、18%Ni（250）和18%Ni（300）（200、250、300）為抗拉強(qiáng)度等級(jí)，單位為ksi）。這種鋼是通過金屬間化合物的析出使鋼強(qiáng)化，借無碳的馬氏體基體取得高塑性，最后達(dá)到很高的強(qiáng)度塑性配合。這類鋼具有良好的形成性能、焊接性能和尺寸穩(wěn)定性，熱處理工藝也較簡(jiǎn)單，用于航空、航天器構(gòu)件和冷擠、冷沖壓模具等。
半奧氏體沉淀硬化型不銹鋼是一類高合金的超高強(qiáng)度鋼，如常見的17-7PH(0Cr17NiAl)、PH15-7Mo（0Cr15Ni7Mo2Al）和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)等。這類鋼經(jīng)固溶化處理，冷卻到室溫為奧氏體組織，在經(jīng)過冷加工、冷處理或者加熱到750℃進(jìn)行調(diào)整處理后，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。最后，在400~550℃時(shí)效，便得到在回火馬氏體基體上彌散分布著第二相強(qiáng)化組織的超高強(qiáng)度鋼。這類鋼在315℃以上長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)，會(huì)因?yàn)榻饘匍g化合物沉淀而使材料變脆，所以使用溫度要限制在315℃以下。這類鋼主要用于制造航空器結(jié)構(gòu)件、高壓容器和高應(yīng)力腐蝕化工設(shè)備零件等。
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