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1、高合金超高强度钢的发展61高合金超高强度钢的发展DevelopmentofHighalloyUltrahighStrengthSteel李杰,李志,颜鸣皋LIJie,LIZhi,YANMinggao(北京航空材料研究院,北京100095)(BeijingInstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100095,China)摘要:超高强度钢是在普通合金结构钢的基础上发展起来的一种超高强度、高韧性合金钢,在现代工业中占有重要地位,在航空、航天部门也被广泛使用。本文介绍了超高强度
2、钢,特别是高合金超高强度钢的发展和应用情况,指出了现今在这一领域的研究热点。关键词:高合金超高强度钢;强化机制;发展中图分类号:TG142文献标识码:A文章编号:10014381(2007)04006105Abstract:Theultrahighstrengthsteels,akindofalloysteelwithultrahighstrengthandhightoughness,weredevelopedbasedoncommonalloystructuralsteels.Itplayedani
3、mportantroleinmodernindustry,andwereusedwidelyinthefieldofaeronauticsandastronautics.Thedevelopmentandapplicationofultrahighstrengthsteelswerediscussed,andthehottopicsinthisareawerealsotouchedupon.Keywords:highalloyultrahighstrengthsteel;strengtheningmechanis
4、m;development机器制造业和建筑业所用的钢材一般通称结构于5%(质量分数,下同),如4340钢(40CrNiMo)和钢。在航空工业中结构钢主要用于制造重要承力结构300M钢。中合金超高强度钢的合金元素总含量为件、连接件、紧固件和传动系统零件等。高强度钢具有5%~10%,是从热作模具钢改进后得到的中碳合金高的比强度、良好的疲劳性能和工艺性能,且价格低钢,主要有4Cr5MoSiV(H11),4Cr5MoSiV1(H13)[1]廉,在航空产品上得到广泛应用,其中超高强度钢的和38Cr2Mo2VA(GC19)
5、等。中合金超高强度钢与低使用是一大亮点。合金超高强度钢有类似的缺点,即断裂韧度(KIC)不高超高强度钢的主要特点是具有很高的强度和足够和抗应力腐蚀能力差,不能完全满足现代航空航天材的韧性,用于制造承受高应力的重要构件,是制造国防料的要求。高合金超高强度钢的合金元素总含量大于尖端武器的关键材料。一般认为屈服强度0.210%,其中18Ni马氏体时效钢的合金元素总量超过1350MPa的钢为超高强度钢。其应用很广泛,如在航30%。获得发展和应用的主要有马氏体时效钢、HP9空领域多用于制造飞机起落架、机翼主梁、平尾大轴、4
6、X系列和低碳、高钴镍二次硬化钢等。直升机旋翼轴、接头和对接螺栓等。制作的飞机起落架,承受着飞机的全部质量和起落时的振动与冲击载1高合金超高强度钢荷;制作固体火箭发动机壳体,保证了极高的稳定性和可靠性;制作新型战术导弹的侵彻弹弹体,可以高达1.1马氏体时效钢700~900m/s的速度撞击混凝土目标,并穿入至一定马氏体时效钢是一种以FeNi为基础的高合金深度后爆炸,从而达到破坏机场跑道、摧毁地下设施、钢,它通过金属间化合物在含碳极低的高Ni马氏体基遏制战斗力的效果。目前各类钢在战斗机中的用量约体中弥散析出来获得超高强度
7、。当Ni含量大于6%[2]时,高温奥氏体冷却至室温时转变为马氏体,再加热至占总质量的5%~8%,但是作用却非常重要,是航空制造业必不可少的材料。约500,此马氏体仍保持稳定。已用于工业生产的按钢中所含合金元素总量,超高强度钢分为低、马氏体时效钢的C含量不高于0.03%,Ni含量在[1,3]中、高三种合金系。低合金超高强度钢以其廉价18%~25%,同时还添加有各种能产生时效硬化的合及综合性能好而得到广泛应用,是超高强度钢中研究金元素,如Mo,Ti,Al,Co和Nb等。为了获得高韧最多、最成熟的钢种。这类钢的合金元素总含量不
8、高度,应尽量降低钢中的P,S,C和N含量。根据Ni含62材料工程/2007年4期[6]量,马氏体时效钢分为18Ni,20Ni和25Ni三种类型,空构件材料的使用要求。Speich对CoNi马氏体钢其中18Ni马氏体时效钢因加工容易,应用最广泛。进行了开创性研究,在此基础上建立的高强度和高韧18Ni马氏体时效钢
