金属材料热处理中的合金超高强度钢性能

中合金超高强度钢属二次硬化型钢，合金元素总含量为5%～10%（质量分数），它可分为两大类：

1.热作模具钢型

这类钢是从w（Cr）=5%、w（Mo）=1.5%热作模具钢移植来的中碳[w（C）=0.35%～0.50%]中合金钢，含有w（V）=0.2%～1%、w（Si）=1%、少量钨和镍。4Cr5MoSiV和4Cr5MoSiV1是两种典型的热作模具钢型超高强度钢，其成分、热处理规范及力学性能见表8-3。这类钢由于含有较多的铬和钼而具有高的回火稳定性，在空冷时可获得马氏体组织；又由于铬、钼、硅、钒的作用而具有高的二次回火硬化，使室温抗拉强度达到2000MPa，并由于含有钼、钒而具有高的回火稳定性；在500～600℃回火后，由于在马氏体内析出弥散的MoC、V₄C₃（VC）而产生二次硬化，使室温抗拉强度达到2000MPa，并由于含有钼、钒而具有高的中温（500～550℃）强度，加之含铬量较多，因而具有较好的抗氧化性和耐蚀性。

表8-3 热作模具钢型超高强度钢的成分、热处理规范及力学性能

这类钢的过冷奥氏体比较稳定，适合于采用中温形变热处理来继续提高强度。根据4Cr5MoSiV钢的等温转变图（见图8-4），在400～600℃之间进行形变淬火和回火，强度可高达2700MPa。这类钢主要用来制造超声速飞机中承受中温的强力构件和轴类、螺栓等零件。

2.基体钢型

这类钢是以高速钢基体为基础发展起来的，碳含量及合金元素量与高速钢淬火后所得的基体组织相近，因此称为基体钢。表8-4是两种美国牌号基体钢的化学成分、热处理规范及力学性能。(www.xing528.com)

基体钢在1100℃加热淬火后获得马氏体组织，但几乎没有过剩碳化物（<5%），经过560℃回火，在马氏体内沉淀出Mo₂C和V₄C₃而产生二次硬化，从而既具有高速钢的高强度，又具有较高韧性，满足了超高强度结构钢的性能要求。

Vasco MA钢韧性较高，广泛用来制造飞机上的紧固件；Vasco Matrix钢更耐磨，用于冷镦模嵌镶块及冷挤压模具。

图8-4 4Cr5MoSiV钢的等温转变图（奥氏体化温度1000℃，20min）

表8-4 基体钢的化学成分、热处理规范及力学性能