23Co14Ni12Cr3MoE超高強度馬氏體合金鋼

A100鋼是由C、Cr、Mo強化的Fe-Co-Ni系合金，合金化元素高達30％，且該鋼采用真空熔煉加真空自耗重熔的雙真空熔煉工藝，材料制造成本較高。

A-100(AerMet®100)是一種強度的馬氏體合金鋼，具有一種非常堅硬的晶體結(jié)構(gòu)。此鋼種是為了滿足對具有斷裂韌性和延展性的更強、更堅韌的材料的需求而研發(fā)出來的。這種合金的小抗拉強度為280 ksi（1930 MPa）。

鑒于A-100不是合金，如果在潮濕環(huán)境中使用，必須進行適當(dāng)?shù)拿芊狻５挠捕取⒖估瓘姸群脱诱剐允乖摵辖鸪蔀槠鹇浼堋⒀b甲、緊固件、致動器、 噴氣式飛機、發(fā)動機軸、驅(qū)動軸和結(jié)構(gòu)管等多種應(yīng)用的候選材料。A-100高強鋼可以在高達427°C（800°F）的工況中使用。

化學(xué)成分（%）

鐵余量，

碳0.21～0.25，

鉻2.9～3.3，

鎳11～12，

鈷13～14，

鉬1.1～1.3，

錳≤0.1，

鈦≤0.015，

鋁≤0.015，

硅≤0.1，

磷≤0.008，

硫≤0.005，

氧≤0.002，

氮≤0.0015，

磷+硫≤0.01；

A-100合金的相關(guān)參數(shù)

密度：7.9g/cm3(0.285lb/in3)

彈性模量：28.2*103KSI

電阻率：259.0 ohm-cir-mil/ft（70.0° F）

A-100合金的優(yōu)點

的機械性能

?安全帶和力量

?的延展性和韌性

?高斷裂韌性

?的抗疲勞和應(yīng)力腐蝕開裂性能

?高疲勞強度

優(yōu)良的加工性能

?良好的焊接性，無需預(yù)熱

?良好的拋光性能

?容易形成

應(yīng)用過程中的優(yōu)勢

?與其他鋼材相比，強度和韌性的組合

?專為超應(yīng)力應(yīng)用而設(shè)計

冶煉工藝

真空感應(yīng)+真空電弧重熔雙重冶煉工藝進行冶煉。

由于材料化學(xué)成分要求嚴格，提高材料純度、減少雜質(zhì)元素含量一直是提高A-300斷裂韌度和強度的關(guān)鍵。可以將S+P兩種的雜質(zhì)的總含量控制在0.003%左右，這可以確保材料的斷裂韌性和強度得到優(yōu)化。

相關(guān)規(guī)范AMS 6532

UNSK92580

熱處理

脫碳

與其他含碳高強度合金一樣，A-100合金在硬化過程中會脫碳。熱處理應(yīng)在中性氣氛爐、鹽浴或真空中進行。脫碳應(yīng)通過比較小立方體試塊的表面和內(nèi)部硬度來確定，以獲得適當(dāng)?shù)脑u價。不建議對該合金進行脫碳金相測定。

正火

A-100合金可通過加熱至1650°F（899°C）并保溫一小時，然后空冷至室溫來正火。通過1650°F（899°C）正火和16小時1250°F（677°C）過老化退火，可獲得加工軟化。

退火

A-100合金通過1250°F（677°C）過老化退火16小時進行軟化。在此退火后，可獲得40 HRC的退火硬度。

固溶處理

固溶處理溫度范圍為1625°F+/-25°F（885°C+/-14°C），持續(xù)1小時。固溶處理溫度必須通過連接在負載上的熱電偶進行監(jiān)測。

淬火

不建議采用水淬法。

正確的淬火實踐對于A-100合金至關(guān)重要。合金應(yīng)在1至2小時內(nèi)從固溶處理溫度冷卻至150°F（66°C），以獲得性能。單個截面直徑大于2"或厚度超過1"的材料必須油淬，以便在1至2小時內(nèi)獲得150°F（66°C）。單個截面直徑不超過2"或厚度不超過1"的板需要在1至2小時內(nèi)風(fēng)冷至150°F（66°C）。熔爐負荷的冷卻速度必須通過連接到負荷熱點的熱電偶進行監(jiān)測，以確保在兩個小時內(nèi)冷卻到150°F（66°C）。

冷處理

冷卻至室溫后，為了獲得完全的韌性，應(yīng)將A-100合金冷卻至-100°F（-73°C）并保持1小時。然后可以對零件進行空氣加熱。

校直

A-100合金在熱處理過程中尺寸變化很小；然而，對于某些零件，在熱處理過程中用機械校直來補償變形是可以的。

校直前，冷處理后在350/400°F（482/204°C）溫度下5小時的低溫應(yīng)力消除將為機械校直操作可使材料得到延展性和屈服強度的優(yōu)化組合。

時效

A-100合金的標準時效處理為900° F +/- 10° F (482° C +/- 6° C)保溫5小時。A-100合金制成的零件不得在低于875°C（468°C）的溫度下進行時效。

典型機械性能

熱處理- 1625° F (885° C) 1小時,空冷, -100° F (-73° C) 1小時, 900° F (482° C)時效5小時。

硬度： HRC53-54

UTS(KSI):285

延伸率：14%

斷后延伸率：65%

加工性能

鍛造

A-100合金的開坯鍛造應(yīng)在2250°F（1232°C）的起始溫度下進行。精鍛應(yīng)在1800°F（982°C）和低于1650°F（899°C）的溫度下進行，以優(yōu)化終熱處理性能。鍛造后，零件應(yīng)風(fēng)冷至室溫，然后退火。退火后，鍛件應(yīng)正火，以恢復(fù)死區(qū)的性能。

可加工性

A-100在HRC 38下比4340更難加工。因此，建議使用280至350 SFM的硬質(zhì)合金刀具。粗加工后，如果需要消除應(yīng)力，應(yīng)在800°F（427°C）溫度下消除應(yīng)力1-3小時。