《工程材料》配套PPT,工程材料,工程,材料,配套,PPT 第第7章章 超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼ultra-high strength steel超高強(qiáng)度鋼最先是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上需要的具有高比超高強(qiáng)度鋼最先是為了滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)件上需要的具有高比強(qiáng)度（強(qiáng)度強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）的材料而研究的。為了提高飛機(jī)的飛密度）的材料而研究的。為了提高飛機(jī)的飛行速度，要求飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料具有更高比強(qiáng)度，以便減輕行速度，要求飛機(jī)的結(jié)構(gòu)材料具有更高比強(qiáng)度，以便減輕重量。重量。Al合金的比重為鋼的合金的比重為鋼的1/3，Al合金的強(qiáng)度極限已達(dá)到合金的強(qiáng)度極限已達(dá)到500600MPa，這就要求鋼的強(qiáng)度提高到，這就要求鋼的強(qiáng)度提高到15001800MPa以上以上才能與才能與Al合金匹配。所以一般鋼的屈服強(qiáng)度必須達(dá)到合金匹配。所以一般鋼的屈服強(qiáng)度必須達(dá)到1500MPa的超高強(qiáng)度才能在飛機(jī)獲得廣泛應(yīng)用。的超高強(qiáng)度才能在飛機(jī)獲得廣泛應(yīng)用。例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，飛機(jī)的起落架、機(jī)身骨架，高壓容例如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，飛機(jī)的起落架、機(jī)身骨架，高壓容器以及常規(guī)武器等。器以及常規(guī)武器等。按成分和使用性能不同超高強(qiáng)度鋼可分：按成分和使用性能不同超高強(qiáng)度鋼可分：低合金超高強(qiáng)度鋼低合金超高強(qiáng)度鋼4 40CrNi0CrNi2 2MoMo、M300M300（低合金）（低合金）二次硬化型超高強(qiáng)度鋼二次硬化型超高強(qiáng)度鋼H11H11、H13H13（中碳中鎳）（中碳中鎳）馬氏體時(shí)效型超高強(qiáng)度鋼馬氏體時(shí)效型超高強(qiáng)度鋼18Ni18Ni（低碳高鎳）（低碳高鎳）超高強(qiáng)度不銹鋼超高強(qiáng)度不銹鋼05Cr17Ni4Cu05Cr17Ni4Cu4Nb4Nb 7.1低合金超高強(qiáng)度鋼40CrNiMoA、30CrMnSiNi2A、35Cr2Mn2MoVA、45CrNiMoVA、40CrNi2Si2MoVA(40CrNi2Si2MoVA(美美300M)300M)等從調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)鋼基礎(chǔ)上發(fā)展。C0.270.45，合金元素5，回火馬氏體或者貝氏體和馬氏體混合組織。做火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼、火箭外殼、高壓容器。Rm=2880w(C)+800MPaCr、Mn、Si、Ni、Mo、V提高淬透性和回火穩(wěn)定性。7.2二次硬化型超高強(qiáng)度鋼（中碳中合金）從美國(guó)熱形變模具鋼模具鋼H11（4Cr5MoVSi）、H13（4Cr5MoV1Si）移植。30Ni9Co4CrMo1V、16Ni10Co14Cr2Mo。高溫回火產(chǎn)生M7C3、M2C、MC特殊碳化物。400500使用時(shí)抗拉強(qiáng)度13001500MPa，屈服強(qiáng)度11001200MPa。但塑韌性差、焊接性和冷變形性差。制作發(fā)動(dòng)機(jī)承受中溫強(qiáng)度的零部件和緊固件。7.3馬氏體時(shí)效鋼馬氏體時(shí)效鋼（高鎳）（高鎳）鐵鎳超低碳高合金超高強(qiáng)度鋼。18Ni（300）（Ni18Co9Mo5TiAl）、20Ni(Ni20Ti2AlNb)、25Ni(Ni25Ti2AlNb)。0.03以下碳，18Ni，外加Co、Ti、Al、Mo等形成有序相（簡(jiǎn)單點(diǎn)陣Ni3Al、Ni3Ti、Ni3Mo）、拉維斯相（復(fù)雜立方Fe2Mo）。Ni降低位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)抗力及位錯(cuò)與間隙原子間相互作用，促進(jìn)應(yīng)力松弛，減少脆性斷裂傾向。圖圖7-17-1鈷和鉬元素對(duì)鈷和鉬元素對(duì)時(shí)效硬度的影響時(shí)效硬度的影響熱處理工藝：820 正火處理（馬氏體）？，480時(shí)效36小時(shí)，析出金屬間化合物。高合金、成本高，工藝嚴(yán)格，用作火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體、空間運(yùn)載火箭工具的扭力棒懸掛體，直升機(jī)的柔性轉(zhuǎn)動(dòng)軸、潛艇的零部件。820155A3480圖圖7-2 18Ni馬氏體時(shí)效鋼的熱處理工藝馬氏體時(shí)效鋼的熱處理工藝7.4沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼1.以以Cr13型馬氏體不銹鋼發(fā)展而來馬氏體沉淀硬化不銹型馬氏體不銹鋼發(fā)展而來馬氏體沉淀硬化不銹鋼鋼05Cr17Ni4Cu4Nb（174PH美國(guó)）美國(guó)）2.以以Cr18Ni9鋼為基礎(chǔ)發(fā)展而來的奧氏體馬氏體沉淀硬鋼為基礎(chǔ)發(fā)展而來的奧氏體馬氏體沉淀硬化不銹鋼化不銹鋼07Cr17Ni7Al（177PH美國(guó)）美國(guó)）特點(diǎn)：在形成馬氏體基礎(chǔ)上，經(jīng)時(shí)效處理產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，特點(diǎn)：在形成馬氏體基礎(chǔ)上，經(jīng)時(shí)效處理產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，而得到超高強(qiáng)度。所以既具有而得到超高強(qiáng)度。所以既具有Cr18Ni9鋼優(yōu)良的焊接性能，鋼優(yōu)良的焊接性能，又具有馬氏體鋼的高強(qiáng)度又具有馬氏體鋼的高強(qiáng)度應(yīng)用：航空，宇航領(lǐng)域應(yīng)用：航空，宇航領(lǐng)域表7-1沉淀硬化化學(xué)成分鋼種鋼號(hào)CCrNiCoMoAlTiSiMn其它奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼07Cr17Ni7Al(與美17-7PH相當(dāng))0.0916.0-18.06.5-7.750.75-1.501.01.0P0.035S0.0307Cr15Ni7Mo2Al(與美PH15-7Mo相當(dāng))0.0914.0-16.06.5-7.502.0-3.00.75-1.501.01.0P0.035 S0.03PH14-8Mo（美）0.02-0.0513.5-15.57.5-9.52.0-3.00.75-1.501.01.0P0.015 S0.01AM355（美）0.10-0.1715.0-16.04.0-5.02.5-3.250.50.5-1.25N0.07-0.13FV-520（英）0.0714.0-18.04.0-7.01.0-3.00.51.02.0Cu1.0-3.0馬氏體沉淀硬化不銹鋼05Cr17Ni4Cu4Nb(與美17-4PH相當(dāng))0.0715.50-17.503.0-5.01.01.0P0.035 S0.03Cu3.0-5.0Nb0.15-0.45AFC-77（美）14Cr14Co13Mo5V0.1514.50.213.55V0.50.150.20NAS MA164（日）0.02512.54.512.550.150.10Pyrometx-15（美）0.03150.2202.90.10.1S0.01AM367(美)0.03143.515.52.00.50.10P0.01 S0.01一一.馬氏體沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼馬氏體沉淀硬化超高強(qiáng)度不銹鋼組織特點(diǎn)：室溫下是組織特點(diǎn)：室溫下是F+M在在Cr13馬氏體不銹鋼中添加馬氏體不銹鋼中添加Mo，W，Ti，Nb在固溶處理后在固溶處理后時(shí)效過程中沉淀析出一系列金屬間化合物（時(shí)效過程中沉淀析出一系列金屬間化合物（Fe2Mo，F(xiàn)e2Ti，F(xiàn)e2Nb等）而強(qiáng)化的。等）而強(qiáng)化的。Cr控制在控制在10-20，代表鋼種：美，代表鋼種：美174PH（05Cr17Ni4Cu4Nb）特點(diǎn)：耐腐蝕性和焊接性比馬氏體不銹鋼好，對(duì)氫脆不敏特點(diǎn)：耐腐蝕性和焊接性比馬氏體不銹鋼好，對(duì)氫脆不敏感，沖擊韌性高，但高溫強(qiáng)度低，在感，沖擊韌性高，但高溫強(qiáng)度低，在300-400具有脆性傾具有脆性傾向。向。應(yīng)用：飛機(jī)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件和壓力容器等。應(yīng)用：飛機(jī)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件和壓力容器等。代表鋼種：代表鋼種：07Cr17Ni7Al（美（美177PH），），07Cr15Ni7Mo2Al組織特點(diǎn)：組織特點(diǎn)：室溫下是室溫下是A15-30M，在在18-8奧氏體基礎(chǔ)奧氏體基礎(chǔ)上發(fā)展而來。含碳量低。上發(fā)展而來。含碳量低。性能特點(diǎn)：較好的塑性和加工性能，焊接性能。性能特點(diǎn)：較好的塑性和加工性能，焊接性能。熱處理：含碳量低，成分設(shè)計(jì)上使熱處理：含碳量低，成分設(shè)計(jì)上使Ms點(diǎn)略低于室溫，以點(diǎn)略低于室溫，以便通過各種處理使不穩(wěn)定的便通過各種處理使不穩(wěn)定的A轉(zhuǎn)變成低碳馬氏體，然后再轉(zhuǎn)變成低碳馬氏體，然后再通過時(shí)效沉淀析出金屬間化合物提高強(qiáng)度。通過時(shí)效沉淀析出金屬間化合物提高強(qiáng)度。沉淀元素：沉淀元素：Al，Mob可達(dá)可達(dá)1400-1850MPa。硬度。硬度HRC43-50。使用注意事項(xiàng)：使用溫度低于使用注意事項(xiàng)：使用溫度低于315，否則金屬間化合物，否則金屬間化合物繼續(xù)析出使鋼材變脆繼續(xù)析出使鋼材變脆二二.奧氏體奧氏體-馬氏體沉淀硬化不銹鋼馬氏體沉淀硬化不銹鋼低合金低合金超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼二次硬化二次硬化超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼馬氏體馬氏體時(shí)效鋼時(shí)效鋼沉淀硬化沉淀硬化超高強(qiáng)度鋼超高強(qiáng)度鋼在調(diào)質(zhì)鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來，在調(diào)質(zhì)鋼基礎(chǔ)上發(fā)展起來，MeMe總質(zhì)量總質(zhì)量5%1500MPa1500MPa的中的中C C低合金鋼。低合金鋼。組織：回火馬氏體或下貝氏體組織：回火馬氏體或下貝氏體+馬氏體，馬氏體，應(yīng)用于飛機(jī)起落架、火箭殼體等。應(yīng)用于飛機(jī)起落架、火箭殼體等。在熱變形模具鋼基礎(chǔ)上移植發(fā)展起來，在熱變形模具鋼基礎(chǔ)上移植發(fā)展起來，彌散析出彌散析出MC、M2C、M7C3等等K，具有，具有二次硬化效應(yīng)。應(yīng)用于中溫條件下零件。二次硬化效應(yīng)。應(yīng)用于中溫條件下零件。Fe-Ni基合金，主要利用時(shí)效沉淀金屬間基合金，主要利用時(shí)效沉淀金屬間化合物強(qiáng)化，在強(qiáng)韌化微觀理論上取得了化合物強(qiáng)化，在強(qiáng)韌化微觀理論上取得了突破性進(jìn)展，應(yīng)用于航空航天和國(guó)防工業(yè)。突破性進(jìn)展，應(yīng)用于航空航天和國(guó)防工業(yè)。由不銹鋼發(fā)展起來，析出金屬間化合物由不銹鋼發(fā)展起來，析出金屬間化合物而產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，控制工藝調(diào)節(jié)微觀組織而產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化，控制工藝調(diào)節(jié)微觀組織達(dá)到強(qiáng)韌化合理配合，應(yīng)用于高強(qiáng)度達(dá)到強(qiáng)韌化合理配合，應(yīng)用于高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)件、壓力容器等。結(jié)構(gòu)件、壓力容器等。300M300M40CrNiMo40CrNiMo35Si2Mn2MoV35Si2Mn2MoVH11H11（4Cr5MoVSi）H13（4Cr5MoV1Si）16Ni10Co14Cr2Mo18Ni(200)18Ni(250)18Ni(300)07Cr17Ni7Al05Cr17Ni4Cu4Nb07Cr15Ni7Mo2Al思考題設(shè)計(jì)創(chuàng)制馬氏體時(shí)效鋼的基本依據(jù)是什么？