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“超高强度钢”的定义是相对于时代要求的技术进步程度而在变化的。一般讲,屈服强度在1370MPa(140 kgf/mm2)以上,抗拉强度在1620 MPa(165 kgf/mm2)以上的合金钢称超高强度钢。
按其合金化程度和显微组织分为低合金中碳马氏体强化超高强度钢、中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢、高合金中碳Ni—Co型超高强度钢、超低碳马氏体时效硬化型超高强度钢、半奥氏体沉淀硬化型不锈钢等。
低合金
低合金中碳马氏体强化型超高强度钢(MART)是在低合金调质钢的基础上发展起来的,合金元素总量一般不超过6%。主要牌号包括传统的镍铬钼调质钢4340(40CrNiMo),碳含量0.45%的镍 铬 钼 钒 钢D6AC(45 CrNiMoV),碳含量0.30%的铬 锰 硅 镍 钢(30CrMnSiNi2A),在4340钢基础上通过加入硅(1.6%)和钒(0.1%)而研制成的300M 钢(43CrNiSiMoV)以及不含镍的硅锰钼钒或硅锰铬钼钒等。通过真空熔炼降低钢中杂质元素含量,改善钢的横向塑性和韧性,由于钢中合金元素含量较低,成本低,生产工艺简单,广泛用于飞机大梁、起落架、发动机轴、高强度螺栓、固体火箭发动机壳体和化工高压容器等。
中合金
中合金中碳二次沉淀硬化型超高强度钢是从5%Cr型模具钢移而来的。由于它在高温回火状态下有很高的强度和较满意的塑性和韧性,抗热性好,组织稳定,用于飞机起落架、火箭壳体等。典型钢种为H11和H13等。其主要成分为:C 0.32%--0.45%;Cr 4.75%--5.5%;Mo 1.1%--1.75%;Si 0.8%--1.2%。
高合金
高合金中碳Ni-Co(9Ni-4Co-××)型超高强度钢板,是在具有高韧性、低脆性转变温度的9%Ni型低温钢的基础上发展起来的。在9%Ni钢中添加钴是为了提高钢的Ms(马氏体转变)温度,减少钢中的残余奥氏体,同时,钴在镍钢中起固溶强化作用,还通过加钴来获得钢的自回火特性,从而使这类钢具有优良的焊接性能。碳在这类钢中起强化作用。钢中还含有少量铬和钼,以便在回火时产生弥散强化效应。主要牌号有HP9-4-25,HP9-4-30,HP9-4-45以及改型的AF1410(0.16%C-10%Ni-14%Co-1%Mo-2%Cr-0.05%V)等。这类钢综合力学性能高。抗应力腐蚀性好,具有良好的工艺性能和焊接性能,广泛用于航空、航天和潜艇壳体等产品上。
超低碳
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HG785D 属于高强度焊接结构钢。785指钢板的抗拉强度约为785Mpa,D指钢板的质量等级;常见的钢板质量等级分别为A、B、C、D、E。D级钢板的冲击为﹣20°C。HG785D钢板具有较高的屈服强度和抗拉强度,被广泛应用于煤矿机械、矿山机械、等大型钢结构件;如矿用液压支架、起重机。
HG785D Rp0.2 Mpa ≥685 Rm Mpa ≥785 A50 % ≥15 180°冷弯 d=3a 完好 ﹣20°C冲击功 J 47 HG70D 具有高的轻度,良好的抗疲劳性能:高韧性和低的脆性转变温度:良好的冷成型性能和焊接性能:具有较好的抗腐蚀性能。适应于各类起重吊车、重型汽车、石油井架、高温风机、大型电铲、自卸车及钻机、煤矿液压支架、钢结构等。 HG70D机械性能 HG70D ≥590 ≥685 LO=50 ≥17 d=2a ―20° 纵向 ≥40。
Q690D循环试验研究为了得到高强度钢材的滞回性能,对Q690D高强度结构钢材的单调和循环加载性能进行了试验研究.试验包括3个单调拉伸、3个单调压缩和10个不同加载制度的循环加载,得到了单调和循环加载的应力-应变曲线;分析了单调和循环加载下的宏观试验现象以及断口的电镜扫描结果.基于Ramberg-Osgood公式,对各种循环荷载下钢材的骨架曲线进行了拟合,得到了对于高强度结构钢材Q690D普遍适用的循环骨架曲线公式,并将其中的对称循环加载骨架曲线和单调加载曲线进行了比较;在Chaboche钢材塑性本构模型的基础上,通过试验标定了材料模型参数,结合有限元程序ABAQUS对6种加载制度的循环加载试验进行了有限元模拟,模拟结果与试验结果吻合很好。
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