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“超高强度钢”的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。一般讲,屈服强度在1 370MPa(140 kgf/mm2)以上,抗拉强度在1 620 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。
半奥氏体沉淀硬化型不锈钢是一类高合金的超高强度钢,如常见的17-7PH(OCr17Ni7Al)、PH15-7Mo(OCr15Ni7Mo2Al)和AFC-77(15Cr15Mo5Co14V)等。这类钢经固溶化处理,冷却到室温为奥氏体组织,再经过冷加工、冷处理或者加热到750℃进行调整处理后,奥氏体转变为马氏体。后在400-550℃时效,便得到在回火马氏体基体上弥散分布着第二相强化组织的超高强度钢。这类钢在315℃以上长时间使用时,会因为金属间化合物沉淀而使材料变脆,所以使用温度要限制在315℃以下。这类钢主要用于制造航空器件构件、高压容器和高应力腐蚀化工设备零件等。