超高強(qiáng)度鋼是一種結(jié)構(gòu)鋼,最早是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)上用的有高比強(qiáng)度的材料而進(jìn)行研究的,“比強(qiáng)度”就是材料的抗拉強(qiáng)度(有時是屈服強(qiáng)度)和該材料密度的比值。這個數(shù)值是飛行器械(如飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭等)的設(shè)計人員首先需要考慮的一個指標(biāo),因?yàn)椴牧媳葟?qiáng)度的提高直接關(guān)系到飛行器重量的減輕、燃料消耗的減少、飛行速度的加快、承載能力的增加......,一句話,就是飛行器性能的提高。對于鋼來說,因?yàn)楸戎厥且欢ǖ?,要使比?qiáng)度增大,就必須想方設(shè)法提高鋼的強(qiáng)度。近30年開超高強(qiáng)度鋼已經(jīng)發(fā)展成包括很廣的一個鋼類,已經(jīng)大量應(yīng)有在火箭發(fā)動機(jī)外殼、飛機(jī)的著陸部件、機(jī)身骨架和蒙皮、高壓容器以及常規(guī)武器的零件等方面。
按照成分及使用性能的不同,可以把超高強(qiáng)度鋼大致分為幾個主要類別。
1)低合金超高強(qiáng)度鋼:這是以調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一類鋼,其碳含量一般在0.27~0.45%范圍,合金元素的總含量通常不超過5%。低合金超高強(qiáng)度鋼的最終熱處理工藝是淬火加低溫回火或者用等溫淬火。在使用狀態(tài)下鋼的組織是回火馬氏體或下貝氏體。鋼所以具有高強(qiáng)度是靠含有一定量碳的回火馬氏體來保證的。這類鋼在超高強(qiáng)度鋼中是發(fā)展得最早的,它的生產(chǎn)成本最低廉,生產(chǎn)工藝較簡單,因此它的用量至今仍占超高強(qiáng)度鋼總產(chǎn)量的大部分。
2)中合金超高強(qiáng)度鋼:又稱熱作模具鋼,它是從熱鍛模鋼經(jīng)改進(jìn)后得到的一類高強(qiáng)度鋼種,同樣是中碳合金鋼,但合金度較高,主要合金元素是鉻、鉬、鎢、釩等碳化物形成元素。鋼具有較高的淬透性,淬火后在回火時利用碳化物沉淀所產(chǎn)生的二次硬化類來達(dá)到所需強(qiáng)度。如果在室溫下使用,熱作模具鋼不顯得比低合金超高強(qiáng)度鋼有多大的長處,但使用溫度提高到500°C左右,在所有的超高強(qiáng)度鋼中它的比強(qiáng)度是最高的。
3)高合金超高強(qiáng)度鋼:單純的機(jī)械性能并不總是對材料的唯一要求,由于工作條件不同,對許多場合還必須提出其他方面的要求,比如在腐蝕介質(zhì)和高溫條件下使用的材料,除要求機(jī)械強(qiáng)度外,還要有良好的耐蝕性和抗氧化性,超高強(qiáng)度不銹鋼就是為了適應(yīng)這種要求而發(fā)展起來的。所以高合金超高強(qiáng)度鋼一般都具有某些方面的特殊優(yōu)越性能,其合金元素的總含量一般大于10%。到目前為止,高合金超高強(qiáng)度鋼獲得重要發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的有超高強(qiáng)度不銹鋼、馬氏體失效鋼、HP9Ni-4Co-xxC鋼以及基體鋼等。
參考文獻(xiàn):合金鋼 . 北京:合金工業(yè)出版社,2005
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