A-100(23Co14Ni12Cr3Mo)超高強(qiáng)度合金

A100鋼是由C、Cr、Mo強(qiáng)化的Fe-Co-Ni系合金，合金化元素高達(dá)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(qiáng)度的馬氏體合金鋼，具有一種非常堅(jiān)硬的晶體結(jié)構(gòu)。此鋼種是為了滿足對(duì)具有斷裂韌性和延展性的更強(qiáng)、更堅(jiān)韌的材料的需求而研發(fā)出來(lái)的。這種合金的小抗拉強(qiáng)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(jìn)行適當(dāng)?shù)拿芊狻５挠捕取⒖估瓘?qiáng)度和延展性使該合金成為起落架、裝甲、緊固件、致動(dòng)器、 噴氣式飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、驅(qū)動(dòng)軸和結(jié)構(gòu)管等多種應(yīng)用的候選材料。A-100高強(qiáng)鋼可以在高達(dá)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(diǎn)

的機(jī)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(kāi)裂性能

?高疲勞強(qiáng)度

優(yōu)良的加工性能

?良好的焊接性，無(wú)需預(yù)熱

?良好的拋光性能

?容易形成

應(yīng)用過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)

?與其他鋼材相比，強(qiáng)度和韌性的組合

?專(zhuān)為超應(yīng)力應(yīng)用而設(shè)計(jì)

冶煉工藝

真空感應(yīng)+真空電弧重熔雙重冶煉工藝進(jìn)行冶煉。

由于材料化學(xué)成分要求嚴(yán)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度合金一樣，A-100合金在硬化過(guò)程中會(huì)脫碳。熱處理應(yīng)在中性氣氛爐、鹽浴或真空中進(jìn)行。脫碳應(yīng)通過(guò)比較小立方體試塊的表面和內(nèi)部硬度來(lái)確定，以獲得適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。不建議對(duì)該合金進(jìn)行脫碳金相測(cè)定。

正火

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

退火

A-100合金通過(guò)1250°F（677°C）過(guò)老化退火16小時(shí)進(jìn)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(shí)。固溶處理溫度必須通過(guò)連接在負(fù)載上的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

淬火

不建議采用水淬法。

正確的淬火實(shí)踐對(duì)于A-100合金至關(guān)重要。合金應(yīng)在1至2小時(shí)內(nèi)從固溶處理溫度冷卻至150°F（66°C），以獲得性能。單個(gè)截面直徑大于2"或厚度超過(guò)1"的材料必須油淬，以便在1至2小時(shí)內(nèi)獲得150°F（66°C）。單個(gè)截面直徑不超過(guò)2"或厚度不超過(guò)1"的板需要在1至2小時(shí)內(nèi)風(fēng)冷至150°F（66°C）。熔爐負(fù)荷的冷卻速度必須通過(guò)連接到負(fù)荷熱點(diǎn)的熱電偶進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保在兩個(gè)小時(shí)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(shí)。然后可以對(duì)零件進(jìn)行空氣加熱。

校直

A-100合金在熱處理過(guò)程中尺寸變化很小；然而，對(duì)于某些零件，在熱處理過(guò)程中用機(jī)械校直來(lái)補(bǔ)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(shí)的低溫應(yīng)力消除將為機(jī)械校直操作可使材料得到延展性和屈服強(qiáng)度的優(yōu)化組合。

時(shí)效

A-100合金的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)效處理為900° F +/- 10° F (482° C +/- 6° C)保溫5小時(shí)。A-100合金制成的零件不得在低于875°C（468°C）的溫度下進(jìn)行時(shí)效。

典型機(jī)械性能

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

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(kāi)坯鍛造應(yīng)在2250°F（1232°C）的起始溫度下進(jìn)行。精鍛應(yīng)在1800°F（982°C）和低于1650°F（899°C）的溫度下進(jìn)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(shí)。