1、超高強度鋼主要內容基本知識介紹基本知識介紹實例介紹低合金超高強度鋼低碳馬氏體超高強度鋼二次硬化鋼馬氏體時效鋼基本知識介紹超高強度鋼：屈服強度b1500Mpa。用途飛機起落架、機身骨架火箭發動機殼體常規武器某些零件高壓容器要求1、合適的塑性2、一定的沖擊抗力和斷裂韌性3、較高的高周和低周疲勞抗力4、較高的缺口強度和缺口塑性5、適當的可焊性 b越高其缺口強度越低說明了超高強度鋼對缺口和表面缺陷的敏感性。 KIC由材料本質決定，并隨鋼基體所固溶C含量增高而降低基本設計原則之組織的設計較高強度的要求：b1500MPa在超高強度的情況下需要一定的塑韌性基體必須為馬氏體組織C含量不能太高基體組織：低碳位錯

2、馬氏體基本設計原則 由于不同的成分的合金，其塑韌性不一樣，所要改善的方向也不一樣，因此其所需要改善的方向也不一樣，對于超高強度鋼來說總結起來可歸納為：為得到優異的強韌性配合，M的C含量1700Mpa, ak =50J/cm2 第二例：低碳馬氏體超高強度鋼 本例是在低碳馬氏體鋼20SiMnMoV（0.20C，1.25Si，2.48Mn，0.34Mo，0.11V）基礎上改進而來的。 20SiMnMoV鋼經淬火并205低溫回火后，其KIC值很高，約為1960N/mm3/2,ak=160J/cm2，但b不算高，剛達到超高強度的要求，因此有必要通過合理的設計增高其強度，使其跨入超高強度的范疇，以其獲得強

3、韌性組合更趨完善?；驹O計思路為取得更高水平的強度，增高M固溶的C含量為0.25。由于M條間穩定的殘余奧氏體薄膜可使裂紋鈍化或分叉，因此希望得到M條間的穩定A存在來改善韌性加入Ni1.50保留Mn，提高Ar的穩定性考慮回火脆性加入0.30Mo抑制回火脆性加入Si增加回火抗力，加Cr提高淬透性加V細化晶粒綜上得出：低碳馬氏體鋼的理論設計成分：0.25C，2.0Mn，1.80Si，1.0Cr，1.5Ni，0.8Mo，0.12V選擇化學成分為：0.23C，1.76Si，2.0Mn，1.5Cr，1.54Ni，0.79Mo，0.13V，S0.01,P1420MPa ,b1765MPa,KIC3920N/

4、mm3/2 第三例：二次硬化鋼 二次硬化鋼主要用以制作超音速飛機中再中溫下承受高應力的構件和軸、螺栓等零件的鋼材，其要求是具有高的強度，同時亦要求在較高的溫度下仍然保持高的強度，因此其強度要求主要從二次硬化效應方面著手。設計思路提出二次硬化有效性的評定方式二次硬化作用的硬化”強度“出現最大二次硬化作用的溫度二次硬化作用的過時效速度綜合考慮合金元素Cr、Mo、V的二次硬化作用首先考慮元素Cr，鋼中添加Cr可有以下作用：（1）提高馬氏體的淬透性；（2）使鋼在較高溫度下具有較好的耐蝕性和抗氧化性；（3）加入6Cr可賦予鋼以較高的回火抗力，不過并未構成二次硬化效應，但可以很快的產生過時效 MO是另一個

5、值得考慮的合金元素，加入Mo產生二次硬化作用可明顯的提高回火抗力。并且只要其含量在1.03.0左右就可達到極值的效果（如左圖），比較合理的是22.5，Mo的二次硬化“強度”和其最大的硬化“強度”溫度所對應的溫度皆高于Cr，但過時效速度較低。Mo含量與二次硬化作用圖 V也是一個值得考慮的元素，采用0.5V即可產生二次硬化（如左圖）如果V含量過高時因為要固溶V4C3 將要在奧氏體溫度下保持較長的時間，容易引起奧氏體的粗化。在2Mo鋼中加入0.5V尚不足以構成V4C3然V可固溶于Mo2C，提高其穩定性和形成溫度，降低過時效速度。所以加入量0.5時，并不直接產生二次硬化作用，而是間接的為二次硬化服務的

6、。V的含量和回火性能根據上述三個合金元素各自的二次硬化作用的表現可得：（1）、碳化物形成的傾向性：CrMoV；（2）、碳化物長大和過時效的抗力：Cr7C3Mo2CV4C3（3）、產生二次硬化的溫度：Cr7C3的二次硬化溫度約為 500，Mo2C為575，V4C3為600625（4）、在回火時，合金元素阻止馬氏體位錯亞結構消除的作用取決于合金元素對鐵原子自擴散速率的影響：CrMoV 第四例：馬氏體時效鋼 馬氏體時效鋼以無碳(或超低碳)鐵鎳馬氏體為基體，400 550時效時能產生金屬間化合物沉淀硬化的超高強度鋼，廣泛應用于航空、航天以及軍事等尖端領域。其是運用強韌化理論解決實際鋼強韌性一個比較成功

7、了例子。設計的構思方向以高塑性的超低碳位錯馬氏體和具有高時效硬化作用的共格金屬間化合物的組織，以期能得到優異的強韌配合超低碳馬氏體的獲得；要求在空冷，甚至退火條件下也可形成馬氏體能有效的產生時效硬化作用促使馬氏體更加韌性具體成分設計 首先C含量的應限定在0.03以下，否則難以達到塑性要求。這種鋼的一個不平凡的特點就是，強化完全拋開了C的作用。合金元素的設計 這類鋼的沉淀硬化只能依靠金屬間化合物的析出，有序相AB3是很有效的硬化相，因此應向鋼中加入Ni，Mo，Ti和Al等元素，其中Ni的量要加入相當的高。 另一個要提到的元素就是Co，Co可以和Mo間產生協作效應，從而體現在于Co對Ni3Mo這個

8、主要沉淀硬化相的形成動力學與其分布狀態的改變上。 個元素的具體作用 Co與Mo之間的協調作用主要表現在：（a） Co降低Mo在馬氏體中的固溶度，從而促進Mo的沉淀相形成。（b） Co可改變馬氏體的位錯結構，為隨后的沉淀相形成提供出更多的形核位置，因而可使沉淀相粒子更為細小而又分布均勻，減小沉淀相粒子間距。 此外，Ni、Mo和Ti都降低Ms，而Co還能提高Ms點，這也是加入Co的又一個理由Ni 由于消除了馬氏體的C、N間隙固溶，雖然使使其保持了高塑性的性質，但同樣也是馬氏體的承受和傳遞外加應力的能力下降，則需要加入某些置換固溶的合金元素如Ni，此外Ni能使螺位錯不易于發生分解，保證交滑移的發生，提高塑性。因此相鋼中加入Ni是改善馬氏體的強、塑性所需要的。MoMo 除參與構成稱定硬化相外，還具有一下效應，（1）在凝固時造成偏析，從而誘生各向異性；（2）通過降低合金元素的擴散能力，減少時效時沉淀相的擇優析出，因而增高鋼在時效后的塑性。馬氏體時效鋼的熱處理 馬氏體時效鋼熱處理工藝簡單，這也是其另一優點。傳統工藝為850870 下固溶，隨后空冷或水淬，冷卻速度對組織和性能影響不大。然后再加熱到480時效，強度級別高的鋼種可采用510，時效時間為36 h，時效后空冷。 其所含元素除Co外，皆降低Ms點，由于鋼中C量非常