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低合金超高强度钢广泛应用于航空航天、武器装备等领域,因使用条件各异,对性能亦要求具备多样性。本文针对30CrNiSiMoV、35SiMnCrMoVA两种中碳低合金超高强度钢非常规条件使用的力学性能、断裂行为与组织特点进行了研究。30CrNiSiMoV钢常规热处理(900°C淬火、300°C回火)后,于室温、100°C、200°C、250°C、300°C与360°C等温度进行有与无缺口的弯曲及夏氏冲击实验,金相,扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)进行组织及断裂特征分析。结果表明:900°C淬火、300°C回火(室温下)的无缺口抗弯强度(σbb)为2316MPa,100°C～300°C间抗弯强度低于此值, 250°C降至最低值1749MPa,而360°C却升高至2469MPa,高出室温值;各温度下的缺口抗弯强度都低于相应无缺口的,表现出缺口敏感倾向;冲击韧性则随实验温度升高先升后降,200°C取得最高值(58J/cm~2),300°C降至室温值(40.6J/cm~2),360°C降至最低值(36.8J/cm~2)。100°C～250°C间断裂过程中的塑性变形主要为滑移,但250°C发生滑移带向马氏体板条晶界聚集使界面宽化的现象,断口特征显示初始断裂阶段的塑性变形倾向小,出现强度与塑性同时下降的现象;300°C～360°C内塑性变形还伴有马氏体板条晶内的孪生形变,在此温度范围的断裂过程中组织呈现为亚稳态特征,具有应变诱发析出碳化物的倾向。它是显著提高抗弯强度和降低冲击韧性的主要因素。研究了35SiMnCrMoVA钢不同温度(880°C与900°C)淬火,中、高温回火后强韧性变化规律与断裂行为。进行拉伸实验及裂纹尖端扩展位移(COD)测试,以及显微组织和断口的金相,SEM,TEM分析。结果表明:460℃～500℃间回火,组织为回火屈氏体与回火索氏体的非均一混合组织,并于拓宽过程中的原板条马氏体晶界处存在碳化物集中析出现象。此时COD有最低值,即断裂韧性最低。组织细化对提高其断裂韧性有积极影响,但不改变其随回火温度的变化规律,且对强度包括硬度以及塑性的影响不明显。通过对低合金超高强度钢的亚稳、非均一组织对钢的力学性能及断裂行为的影响研究发现,此类钢在上述非常规条件使用需特别注意其缺口效应与韧性的变化。