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高强合金钢的研发

点击率:    发布时间:2015/1/28 15:41:55    信息来源:上海鸿麦金属

高强度不锈钢采用了低碳马氏体相变强化和时效强化效应叠加的手段,是强度与韧性匹配最好、耐腐性能最佳的金属结构材料。高强不锈钢按照强度可以划分为三个等级: 低强度等级在 1000~1400 MPa; 中强度级别1400~1700 MPa; 超高强度等级大于1800 MPa。
 
  一.低强度等级,以15-5PH 沉淀硬化不锈钢为典型。
 
  此类不锈钢合金化的特点是采用 15% 左右的铬来保证钢的耐腐蚀性能,5%左右的镍含量起到平衡相图,使钢在室温得到马氏体组织,同时降低钢中 δ-铁素体,加入 4%左右的铜,起到强化作用,少量的铌可以与碳形成MC 相,起到钉扎晶界,细化晶粒的作用。经过时效后析出了大量的面心立方结构、与马氏体基体间满足K-S 位向关系的富铜相,起到强化作用。15-5PH 钢用于环境温度 300℃ 以下或腐蚀环境下的零件,以更高的材料强度实现减重。由于该钢成本低廉,耐蚀性好,而且可以通过改变热处理工艺获得不同强度,为设计选材提供了更加宽泛的空间,因此在国内外飞机上应用最为广泛,例如波音 737-600 型机翼梁、机身框架,波音767 主起落架前轴颈支架的钢销,F-15 舱盖锁闩、高强度螺栓、弹簧等各类零配件。
 
  二.中强度等级,以 PH13-8Mo 沉淀硬化不锈钢为典型。
 
  此类钢采用低碳的合金化设计,采用 13%左右的铬来保证钢的耐蚀性,8% 左右的镍来弥补由于低碳而引起相图的不平衡,降低 δ-铁素体含量,使钢得到板条马氏体组织,加入2% 钼和 1% 铝,在钢中形成 NiAl 相和 Ni3Mo 相起到强化作用。PH13-8Mo 钢内形成板条马氏体组织和大量的位错,纤细的马氏体板条不但可以保证钢的强度,还起到韧化作用。在钢中有大量的NiAl 相弥散的析出,并钉扎位错线,起到强化作用。PH13-8Mo 沉淀硬化不锈钢是应用范围广、应用部件多、用量大、强度高、断裂韧性和抗应力腐蚀性能结合好的沉淀硬化不锈钢,适合于制作要求高的屈服强度、高的韧性、无各向异性的大截面构件和高应力紧固件,已成为国外军机和民机的必选材料。我国“枭龙”战机主承力机身框和机翼承力梁也采用该钢制造,并已被选定在新一代战斗机的内埋式武器弹射机构、舵面驱动机构、发动机的传力销等关键承力耐蚀结构件上采用。
 
  三.超高强度等级,以6 F863 钢为典型。
 
  这类钢中,C≤0.05%,S、P、Si、Mn 含量尽量低,合理的铬与镍的当量配合,添加2% 左右的钼使钢获得时效强化,同时能使钢保持良好的韧性及耐海水腐蚀性能。为了充分实现钼的强化作用,还添加一定量的钴和少量的钛。
 
  F863 钢是目前国内外强度级别最高的新一代超高强度不锈钢,具有很好的耐蚀性、焊接性能,同时具有较高的断裂韧性,可以为新一代武器装备更新换代、零部件的升级提供稳定的材料,在航天大型运载火箭动力连接装置、鱼雷发射装置、潜射型巡航导弹等国防武器装备中都具有潜在的用途