
【機】 aged steel
時效鋼(Aging Steel)是以熱處理時效工藝命名的特種合金鋼,其英文術語對應為"precipitation-hardening steel"或"age-hardening steel"。根據材料科學标準定義,該材料通過固溶處理與時效處理的協同作用形成強化相,從而獲得高強度、高韌性和優良的耐腐蝕性組合。
材料組成與工藝特征
典型時效鋼包含0.5-1.5%鋁(Al)、2.5-4.5%鎳(Ni)、0.8-1.5%钛(Ti)等合金元素(中國材料研究學會《金屬材料手冊》第8版)。其核心工藝分為:
性能指标與應用
根據ASTM A693标準,時效鋼典型力學性能包括:
主要應用于航天器承力構件(如火箭燃料貯箱)、高精度模具(誤差<0.01mm)及核反應堆耐輻照部件。波音787客機起落架即采用Custom 465時效鋼制造(《航空材料學報》2023年度報告)。
冶金學原理
時效強化遵循公式:
$$
sigma_y = sigma_0 + kd^{-1/2}
$$
其中σ₀為基體強度,k為材料常數,d為析出相間距。該理論由Guinier-Preston區演變模型發展而來(材料熱力學經典理論)。
時效鋼是一種通過時效熱處理實現強化的特殊合金鋼,其核心在于利用金屬間化合物的沉澱硬化效應。以下是其關鍵要點:
時效鋼以無碳或微碳馬氏體為基體,通過時效處理(如加熱到特定溫度保溫)促使金屬間化合物彌散析出,從而提升強度、硬度,同時保持一定塑性。與傳統鋼依賴碳元素不同,它通過合金元素(如鎳、钴等)的沉澱實現強化。
盡管性能卓越,但因含鎳、钴等昂貴元素,國内應用受限,多用于高端領域。近年來增材制造等新工藝的引入可能推動其發展。
總結來看,時效鋼通過獨特的合金設計和時效處理,在高端工業領域展現了不可替代的優勢,但成本問題仍是普及的主要障礙。
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