二次硬化超高強(qiáng)度鋼(secondayhardeningultrahigh-strengthsteel)

經(jīng)過(guò)加熱淬火后在480～550℃溫度范圍回火時(shí)，析出合金碳化物產(chǎn)生彌散強(qiáng)化效應(yīng)，其屈服強(qiáng)度大于1380MPa的超高強(qiáng)度鋼。主要包括中合金熱作模具鋼和高合金高斷裂韌性超高強(qiáng)度鋼。

中合金熱作模具鋼最早生產(chǎn)和使用的鋼種有4cr5MoVSi(H-11)鋼，含5％鉻，1.3％鉬和0.5％釩。具有淬透性高的特點(diǎn)，-般結(jié)構(gòu)件經(jīng)1100℃奧氏體化后，在空氣冷卻條件下即可獲得完全馬氏體組織。經(jīng)500～600℃回火析出(Mo，cr)2C和cr7C3，產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)?？估瓘?qiáng)度可達(dá)1960MPa。在4。0～500℃范圍內(nèi)使用，其瞬時(shí)抗拉強(qiáng)度仍保持在1300MPa以上。4cr5Mv1Si(H-13)鋼是在4Cr5MoVSi鋼的基礎(chǔ)上，提高鉬和釩的含量而發(fā)展起來(lái)的。釩含量增加，使鋼中vC增多，耐磨性提高。該類(lèi)鋼的缺點(diǎn)是斷裂韌性低，缺口敏感性較大。

高合金高斷裂韌性超高強(qiáng)度鋼這類(lèi)鋼典型牌號(hào)有：

(1)9Ni-4Co型超高強(qiáng)度鋼主要成分是含鎳9％，鈷4％左右。其他合金元素有鉻、鉬和釩。鋼中碳是主要強(qiáng)化元素。按照含碳量的不同，通常生產(chǎn)有4種鋼，即：20Ni9Co4CrMoVA、25Ni9Co4CrMoVA、30Ni9Co4CrMoVA和45Ni9Co4CrMoVA隨含碳量增加，鋼的強(qiáng)度提高，而韌性相應(yīng)下降。采用840℃奧氏體化后，在空冷條件下可形成低碳馬氏體組織。經(jīng)500℃左右回火產(chǎn)生二次硬化效應(yīng)，獲得較高的強(qiáng)度和足夠的韌性。30Ni9Co4CrMoVA經(jīng)淬火后550℃回火，屈服強(qiáng)度可達(dá)1450MPa，斷裂韌度可達(dá)到100MPa•m^1/2以上。可焊性好，并具有良好的熱穩(wěn)定性?？蛇m用于370℃以下長(zhǎng)期使用。

(2)16Nil0Co14Cr2Mo鋼(AFl410)在HYl80鋼的基礎(chǔ)上提高碳和鈷的含量而發(fā)展起來(lái)的-種可焊性好的高合金二次硬化型超高強(qiáng)度鋼。主要含鎳10％、鈷14％、鉻2％和鉬1％等元素。加入鎳的主要作用是穩(wěn)定奧氏體組織，當(dāng)淬火時(shí)在極緩慢的冷卻速度下產(chǎn)生單相馬氏體，提高鋼的淬透性。并降低鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度。鈷的作用是提高馬氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變溫度(Ms點(diǎn))，降低鉬在馬氏體中的固溶度，增強(qiáng)鉬的強(qiáng)化效應(yīng)。并且在回火過(guò)程中能夠仰制M₂C的集聚和長(zhǎng)大。鉬是主要二次硬化元素，鉻與鉬共存形成(Mo，Cr)₂C，有利于提高韌性。通常多采用真空感應(yīng)爐和真空自耗爐兩次真空冶煉工藝。鋼中氧小于20x10^-6，氮小于15×10^-6。含硫量一般在0.001％～0.002％。高純潔度是保證高斷裂韌度的關(guān)鍵。高溫?zé)峒庸ぷ冃涡阅芎茫?jīng)鍛、軋加工可獲得8～10級(jí)細(xì)晶粒度。熱處理采用860℃油淬，510℃回火5h。由于時(shí)效析出彌散合金碳化物M₂C，獲得高強(qiáng)度和高斷裂韌度?？箯垙?qiáng)度為1700MPa，斷裂韌度可達(dá)到175MN•m^-3/2。抗應(yīng)力腐蝕性能好，在3.5％NaCl水溶液介質(zhì)中，其應(yīng)力腐蝕界限強(qiáng)度因子(K_ISSC)高達(dá)84MPa•m^-3/2。與-般超高強(qiáng)度鋼相比，在等強(qiáng)度條件下，其斷裂韌度提高1倍以上?？箲?yīng)力腐蝕能力提高3～4倍。可用于制造飛機(jī)重要受力結(jié)構(gòu)件。