超高强度钢的意义

持稳定。已用于工业生产的马氏体时效钢的C 含量不高于0.03%，Ni 含量在18%~25%，同时还添加有各种能产生时效硬化的合金元素，如Mo，Ti,，Al，Nb和Co 等。为了获得高韧度，应尽量降低钢中的P，S，C和N含量。根据Ni,含量，马氏体时效钢分为18Ni，20Ni 和25Ni 三种类型，其中

18Ni马氏体时效钢因加工容易，应用最广泛18Ni马氏体时效钢随着Ti含量从0.20%提高到1.4%，屈服强度可以在1375~2410MPa 之间变化，其分为200，250，300，350和400ksi五个级别，商业名称分别为M200，M250，M300,M350 和M400。提高Ni含量可降低马氏体相变开始点Ms，获得很细的低C 高Ni 板条马氏体，再利用金属间化合物在含碳极低的马氏体中弥散析出达到硬化。这种超低碳、高纯度、高Ni含量保证了马氏体时效钢的良好韧性。美国、英国和日本先后在20世纪60年代中、末期用马氏体时效钢制造了各种不同直径的火箭发动机壳体和发动机轴等。马氏体时效钢的优点是强度和韧性好。时效硬化前，因含碳极低故容易加工，焊接性也好；固溶处理后淬火开裂危险性小，热处理变形很小。但其弹性模量低，刚性不足，抗疲劳性能也低于300M钢。而且，其化学成分的微小变化会引起力学性能的很大波动，限制了它在航空上的应用。

1.2HP9-4-X系列

1962年，美国的Republic Streel公司在9%Ni低温用钢基础上成功研制出HP9-4-X系列钢。利用回火马氏体组织得到高强度；利用高Ni含量来达到固溶强化，使钢的韧脆转变温度向低温移动，具有较好的低温韧性，同时具有良好的抗应力腐蚀性能和工艺性能；利用Co来防止Ms点降得过低，从而减少残余奥氏体量，使焊缝热影响区的马氏体在高温形成。所以，这类钢具有十分良好的可焊性，断裂韧度也很突出，与同一屈服强度的超高强度钢比较，显示出最好的KIC值。该系列钢应用于火箭发动机壳体、飞机结构部件、船身与潜艇壳体、炮筒与装甲板等。在9NI-4Go系列钢的基础上，Dabkowski 等成功地研制出深海潜艇壳体用钢HY180，创造出第一个高Co-Ni 合金钢。这种钢的拉伸强度约为1380MPa，断裂韧度达198MPa·m1/2，当时认为这是优良韧度与强度匹配的重要突破，但这一强度水平尚不能满足大多数航空构件的要求。

1.3低碳、高钴镍二次硬化钢

20世纪70年代，为满足快速发展的航空工业对材料的需要，人们分析了航空构件的结构质量效率和对材料断裂韧度的要求，提出了开发新型高强度合金钢的目标，既要求可焊接的合金钢强度达到1586-1724MPa，又要求断裂韧度超过125MPa·m1/2，而且为适应大型构件的需要，获得此高强韧度只能通过热处理方法。仅从强韧性来看，当时出现的马氏体时效钢已能满足要求，但损伤容限和耐久性都无法达到航空构件材料的使用要求。Speich对Co-Ni马氏体钢进行了开创性研究，在此基础上建立的高强度和高韧度的Co-Ni系二次硬化型超高强度钢以其综合性能好而得到迅速发展。1978年，通用动力（General Dynam-ics）和Republic Streel公司合作，在Speich 等人的研究成果基础上，由LittleC D 等在HY180 钢的基础上提高C和Co 的含量，研制成功了替代HY180 的钢种，即可焊接的新一代超高强度钢AF1410该钢经510摄氏度时效后屈服强度可达到1600MPa，断裂韧度超过150MPa·m2/1，并有很好的抗应力腐蚀性能，其断裂韧度临界值KISCC值高达80MPa·m2/1，可在海洋气候条件下应用。因此该钢以高的强韧性、良好的加工性能和焊接性能而成为航空界欢迎的一种新型材料。自其问世以来，通过大量深入的研究，AF1410钢已日益成熟，并得到广泛的应用。它主要用于制造飞机和飞机发动机的主要受力构件，美国已成功用它制造可变机