工程材料课件超高强度钢.ppt

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1、第7章超高强度钢ultra-highstrengthsteel超高强度钢最先是为了满足飞机结构件上需要的具有高比强度（强度/密度）的材料而研究的。为了提高飞机的飞行速度，要求飞机的结构材料具有更高比强度，以便减轻重量。Al合金的比重为钢的1/3，Al合金的强度极限已达到500～600MPa，这就要求钢的强度提高到1500～1800MPa以上才能与Al合金匹配。所以一般钢的屈服强度必须达到1500MPa的超高强度才能在飞机获得广泛应用。例如火箭发动机外壳，飞机的起落架、机身骨架，高压容器以及常规武器等。按成分和使用性能不同超高强度钢可分：低合金超高强度钢40CrNi2M

2、o、M300（低合金）二次硬化型超高强度钢H11、H13（中碳中镍）马氏体时效型超高强度钢18Ni（低碳高镍）超高强度不锈钢05Cr17Ni4Cu4Nb7.1低合金超高强度钢40CrNiMoA、30CrMnSiNi2A、35Cr2Mn2MoVA、45CrNiMoVA、40CrNi2Si2MoVA(美300M)等从调质钢基础上发展。C0.27－0.45％，合金元素5％，回火马氏体或者贝氏体和马氏体混合组织。做火箭发动机外壳、火箭外壳、高压容器。Rm=2880w(C)+800MPaCr、Mn、Si、Ni、Mo、V提高淬透性和回火稳定性。7.2二次硬化型超高强度钢（中碳中合

3、金）从美国热形变模具钢H11（4Cr5MoVSi）、H13（4Cr5MoV1Si）移植。30Ni9Co4CrMo1V、16Ni10Co14Cr2Mo。高温回火产生M7C3、M2C、MC特殊碳化物。400－500℃使用时抗拉强度1300－1500MPa，屈服强度1100－1200MPa。但塑韧性差、焊接性和冷变形性差。制作发动机承受中温强度的零部件和紧固件。7.3马氏体时效钢（高镍）铁镍超低碳高合金超高强度钢。18Ni（300）（Ni18Co9Mo5TiAl）、20Ni(Ni20Ti2AlNb)、25Ni(Ni25Ti2AlNb)。0.03％以下碳，18％Ni，外加Co

4、、Ti、Al、Mo等形成有序相（简单点阵Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）、拉维斯相（复杂立方Fe2Mo）。Ni降低位错运动抗力及位错与间隙原子间相互作用，促进应力松弛，减少脆性断裂倾向。图7-1钴和钼元素对时效硬度的影响热处理工艺：820℃正火处理（马氏体）？，480℃时效3－6小时，析出金属间化合物。高合金、成本高，工艺严格，用作火箭发动机壳体、空间运载火箭工具的扭力棒悬挂体，直升机的柔性转动轴、潜艇的零部件。820℃155℃A3480℃图7-218Ni马氏体时效钢的热处理工艺7.4沉淀硬化超高强度不锈钢1.以Cr13型马氏体不锈钢发展而来马氏体沉淀硬化不锈钢0

5、5Cr17Ni4Cu4Nb（17－4PH美国）2.以Cr18Ni9钢为基础发展而来的奥氏体－马氏体沉淀硬化不锈钢07Cr17Ni7Al（17－7PH美国）特点：在形成马氏体基础上，经时效处理产生沉淀强化，而得到超高强度。所以既具有Cr18Ni9钢优良的焊接性能，又具有马氏体钢的高强度应用：航空，宇航领域表7-1沉淀硬化化学成分钢种钢号CCrNiCoMoAlTiSiMn其它奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢07Cr17Ni7Al(与美17-7PH相当)≤0.0916.0-18.06.5-7.750.75-1.50≤1.0≤1.0P≤0.035S≤0.0307Cr15Ni7Mo

6、2Al(与美PH15-7Mo相当)≤0.0914.0-16.06.5-7.502.0-3.00.75-1.50≤1.0≤1.0P≤0.035S≤0.03PH14-8Mo（美）0.02-0.0513.5-15.57.5-9.52.0-3.00.75-1.50≤1.0≤1.0P≤0.015S≤0.01AM355（美）0.10-0.1715.0-16.04.0-5.02.5-3.25≤0.50.5-1.25N0.07-0.13FV-520（英）0.0714.0-18.04.0-7.01.0-3.0≤0.5≤1.0≤2.0Cu1.0-3.0马氏体沉淀硬化不锈钢05Cr17Ni

7、4Cu4Nb(与美17-4PH相当)≤0.0715.50-17.503.0-5.0≤1.0≤1.0P≤0.035S≤0.03Cu3.0-5.0Nb0.15-0.45AFC-77（美）14Cr14Co13Mo5V0.1514.50.213.55V0.50.150.20NASMA164（日）0.02512.54.512.550.150.10Pyrometx-15（美）0.03150.2202.90.10.1S0.01AM367(美)0.03143.515.52.00.5<0.10P<0.01S<0.01一.马氏体沉淀硬化超高强度不锈钢组织特点：室温下是F