8.1  超高强度钢

8.1 超高强度钢

超高强度钢和高强度钢的强度区分界限无法统一规定。一般认为抗拉强度超过1400~1500MPa的钢可算作超高强度钢。

超高强度钢是随着航空工业的发展而发展起来的一类新型钢种。为了提高飞行器的速度,要求材料具有高的比强度(强度/相对密度),即可以减少构件的自重和缩小体积。

铝合金是飞机常用材料,其相对密度只有钢的1/3,高强度铝合金的强度极限已达600MPa,而超高强度钢要在航空、航天工业中占有一定地位,其强度极限至少要达到1800MPa。

作为飞行器材料不仅具有高强度,而且能在高温(如300~500℃)下工作。飞行器速度超过声速后,空气分子与飞行器表面发生强烈冲撞,导致表面温度升高,当马赫数(飞行速度与声速之比)M=4时,表面温度达540℃。铝合金在150℃以下保持高的比强度,故铝合金只能作为M≤2的飞机用主要结构材料。钛合金在M=2.5~3范围内(即温度250~450℃)具有很高的比强度,但钛合金价格昂贵,工艺性较差,超高强度钢是为适应这方面的需要而开发的。在很多情况下,飞行器对材料还提出了耐蚀性、耐冲击性、高的断裂韧度、良好的焊接性能等要求。

超高强度钢已广泛应用于火箭发动机外壳、飞机的起落架、机身骨架和蒙皮、高压容器和常规武器的某些方面,其使用范围不断扩大。

按照化学成分和使用性能,超高强度钢分为低合金超高强度钢、马氏体时效钢、中合金超高强度钢和沉淀硬化超高强度不锈钢四类。