通常把抗拉強(qiáng)度超過800 MPa,、屈服強(qiáng)度大于500 MPa的不銹鋼稱為高強(qiáng)度不銹鋼,。它是隨航空、航天等國防軍工技術(shù)的發(fā)展,，為彌補(bǔ)通用鋼鐵材料比強(qiáng)度低,、耐腐蝕性差而發(fā)展起來的高強(qiáng)度鋼,，一般包括沉淀硬化不銹鋼(簡稱PH鋼),、馬氏體時(shí)效不銹鋼,、冷作硬化不銹鋼3類,。

高強(qiáng)度不銹鋼自上世紀(jì)40年代誕生的第一個(gè)stainless W沉淀硬化不銹鋼以來,，已經(jīng)經(jīng)歷了三代鋼種的發(fā)展。美國Armco公司于1948年開發(fā)了第一代高強(qiáng)度不銹鋼,，典型的為17-4PH和17-7PH,，至今仍在廣泛使用,，而且使用量也是最大的。

在1970年前后,，美國發(fā)明了PHl3-8Mo和Custom450等鋼,，1990年以后開發(fā)了Custom465，這些鋼是第二代典型高強(qiáng)度不銹鋼的代表,，自此高強(qiáng)度不銹鋼的強(qiáng)度由1400MPa級(jí)別提高到1800MPa級(jí)別,。進(jìn)入二十一世紀(jì),，美國Ques Tek公司發(fā)明了Ferrium S53鋼,，將強(qiáng)度級(jí)別提高到1900MPa的水平,，進(jìn)入了第三代高強(qiáng)度不銹鋼的研發(fā)時(shí)代。中國從60年代初開始研制高強(qiáng)不銹鋼,，進(jìn)入二十一世紀(jì),，我國自主研發(fā)了第三代超高強(qiáng)度不銹鋼F863鋼和USSl22鋼，這兩種鋼分別采用金屬間化合物和碳化物強(qiáng)化的合金設(shè)計(jì)理念,，強(qiáng)度都可達(dá)到1900MPa,，斷裂韌性達(dá)到了100MPa·m1/2。這也標(biāo)志著我國高強(qiáng)度鋼領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力的大幅提高,。

一,、高強(qiáng)度不銹鋼的特性

1.沉淀硬化不銹鋼

馬氏體沉淀硬化不銹鋼的強(qiáng)度高(σ(b)可達(dá)1375MPa)、耐蝕性一般不低于18Cr-8Ni不銹鋼,、切削性良好、易焊接,、熱處理簡單,、退火組織為馬氏體。但冷成型性較差,，且是沉淀硬化不銹鋼中高溫性能最差的鋼種,。在350～400℃長時(shí)間使用具有脆化傾向，缺口沖擊值低,。

半奧氏體沉淀硬化不銹鋼在固溶態(tài)可承受各種冷成型和焊接,，經(jīng)熱處理后可得到不同高強(qiáng)高韌性的配合,，在540℃以下高溫性能良好、耐腐蝕性好,，特別是抗應(yīng)力腐蝕性優(yōu)越,。但該類鋼成分和熱處理溫度區(qū)間要求很窄，熱處理工藝復(fù)雜,、低溫韌性差,，在-100℃以下開始變脆。這類鋼的性能特征決定于復(fù)雜的相變機(jī)制,、不同相比例,、大小、形態(tài)及分配,，對(duì)性能有較大影響,。

奧氏體沉淀硬化不銹鋼的高溫強(qiáng)度最高，實(shí)際上也屬鐵基高溫合金,，可在600～700℃使用,。這類鋼的低溫性能、耐蝕性和抗氧化性以及冷變形性均良好,，具有高強(qiáng)度與無磁性的特點(diǎn),。但可焊性差，并且由于含鈦量高,，在高溫長時(shí)間負(fù)荷作用下無變形斷裂傾向,。

2.馬氏體時(shí)效不銹鋼

馬氏體時(shí)效不銹鋼除具有馬氏體時(shí)效鋼全部優(yōu)點(diǎn)外，因含有鉻所以耐蝕性,、不銹性均較馬氏體時(shí)效鋼好,。該鋼與馬氏體沉淀硬化不銹鋼相比，因其含碳量低且主要靠金屬間化合物強(qiáng)化,，所以耐蝕性,、焊接性、冷熱加工性,、低溫韌性以及強(qiáng)韌性配合均較好,。與半奧氏體沉淀硬化不銹鋼相比，盡管在生產(chǎn)中要求高純度,、高均勻性,，但化學(xué)成分區(qū)間一般要求較寬，熱處理簡單,，一般不需要調(diào)整處理以及低溫處理,。與奧氏體沉淀硬化不銹鋼相比，室溫強(qiáng)度幾乎提高一倍并且時(shí)效溫度低，時(shí)效時(shí)間短,、中溫性能好,，但高溫及低溫性能較低，其耐蝕性也較差,。

3.冷作硬化不銹鋼

冷作硬化不銹鋼主要是奧氏體不銹鋼,，其室溫及中溫強(qiáng)度很高，韌性也可適當(dāng)配合,、耐腐蝕性好,、可焊性良好、無焊裂危險(xiǎn),。在超過再結(jié)晶溫度下可承受短時(shí)間負(fù)荷,、成型性差，在427℃以上其強(qiáng)度下降很大,，因而限制了它的使用,。其性能有各向異性和包辛格(Bauschinger)效應(yīng)，在采用消除應(yīng)力回火后,，可減輕其影響,。

二、高強(qiáng)度不銹鋼的應(yīng)用

在二戰(zhàn)時(shí)期為了滿足武器裝備對(duì)高強(qiáng)度和耐腐蝕性能材料的需求,，高強(qiáng)度不銹鋼得到了快速發(fā)展與應(yīng)用,，在這樣背景下發(fā)展起來的高強(qiáng)度不銹鋼主要在航空、航天,、艦船,、兵器等武器裝備中廣泛應(yīng)用，例如在波音767飛機(jī)起落架上下阻力桿材料采用15-5PH鋼,，還有XB70戰(zhàn)機(jī)主負(fù)荷軸承,、大鍛件和C5A、C17 發(fā)動(dòng)機(jī)裝備零件及貨艙也選擇了15-5PH鋼,；在飛機(jī)的上下扭力臂材料選用PHl3-8Mo鋼等,。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，這類鋼也得到了廣泛的民用,，例如,，我國火電機(jī)組末級(jí)長葉片材料選用17-4PH鋼，歐美國家已使用中端葉片材料15-5PH和 Custom450,、日本的高端葉片材料PHl3-8Mo也有應(yīng)用,。另外，我國水電站水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪材料使用00Cr13Ni5Mo高強(qiáng)度耐磨不銹鋼,，高端牌號(hào)選用0Cr16Ni5Mo 鋼。又如高強(qiáng)度不銹鋼的強(qiáng)度和硬度較高，且對(duì)人體無傷害,，因此在醫(yī)療器械中的工具也大量選用了這種材料,。例如，骨科手術(shù)中使用的骨鋸和鉸刀選用的材料為17-4PH,，刀片選用的材料為PHl7-7A1等,。

結(jié)論

高強(qiáng)度不銹鋼以其高強(qiáng)度與良好的韌性相匹配，且具有不銹鋼的耐蝕性能,，已經(jīng)得到了國內(nèi)外共同關(guān)注和足夠的重視,。從未來的發(fā)展趨勢來看，高強(qiáng)度不銹鋼將為軍民一體化的制造工業(yè)提供源源不斷的新材料支撐,。

參考文獻(xiàn)

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