高強(qiáng)度無(wú)錫不銹鋼的研發(fā)

高強(qiáng)度無(wú)錫不銹鋼采用了低碳馬氏體相變強(qiáng)化和時(shí)效強(qiáng)化效應(yīng)疊加的手段，是強(qiáng)度與韌性匹配最好、耐腐性能最佳的金屬結(jié)構(gòu)材料。高強(qiáng)度無(wú)錫不銹鋼按照強(qiáng)度可以劃分為三個(gè)等級(jí): 低強(qiáng)度等級(jí)在 1000～1400 MPa; 中強(qiáng)度級(jí)別1400～1700 MPa; 超高強(qiáng)度等級(jí)大于1800 MPa。

一．低強(qiáng)度等級(jí)，以15-5PH 沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼為典型。

此類無(wú)錫不銹鋼合金化的特點(diǎn)是采用 15% 左右的鉻來(lái)保證鋼的耐腐蝕性能，5%左右的鎳含量起到平衡相圖，使鋼在室溫得到馬氏體組織，同時(shí)降低鋼中 δ-鐵素體，加入 4%左右的銅，起到強(qiáng)化作用，少量的鈮可以與碳形成MC 相，起到釘扎晶界，細(xì)化晶粒的作用。經(jīng)過(guò)時(shí)效后析出了大量的面心立方結(jié)構(gòu)、與馬氏體基體間滿足K-S 位向關(guān)系的富銅相，起到強(qiáng)化作用。15-5PH 鋼用于環(huán)境溫度 300℃ 以下或腐蝕環(huán)境下的零件，以更高的材料強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)減重。由于該鋼成本低廉，耐蝕性好，而且可以通過(guò)改變熱處理工藝獲得不同強(qiáng)度，為設(shè)計(jì)選材提供了更加寬泛的空間，因此在國(guó)內(nèi)外飛機(jī)上應(yīng)用最為廣泛，例如波音 737-600 型機(jī)翼梁、機(jī)身框架，波音767 主起落架前軸頸支架的鋼銷，F(xiàn)-15 艙蓋鎖閂、高強(qiáng)度螺栓、彈簧等各類零配件。

二．中強(qiáng)度等級(jí)，以 PH13-8Mo 沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼為典型。

此類鋼采用低碳的合金化設(shè)計(jì)，采用 13%左右的鉻來(lái)保證鋼的耐蝕性，8% 左右的鎳來(lái)彌補(bǔ)由于低碳而引起相圖的不平衡，降低 δ-鐵素體含量，使鋼得到板條馬氏體組織，加入2% 鉬和 1% 鋁，在鋼中形成 NiAl 相和 Ni3Mo 相起到強(qiáng)化作用。PH13-8Mo 鋼內(nèi)形成板條馬氏體組織和大量的位錯(cuò)，纖細(xì)的馬氏體板條不但可以保證鋼的強(qiáng)度，還起到韌化作用。在鋼中有大量的NiAl 相彌散的析出，并釘扎位錯(cuò)線，起到強(qiáng)化作用。PH13-8Mo 沉淀硬化無(wú)錫不銹鋼是應(yīng)用范圍廣、應(yīng)用部件多、用量大、強(qiáng)度高、斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合好的沉淀硬化不銹鋼，適合于制作要求高的屈服強(qiáng)度、高的韌性、無(wú)各向異性的大截面構(gòu)件和高應(yīng)力緊固件，已成為國(guó)外軍機(jī)和民機(jī)的必選材料。我國(guó)“梟龍”戰(zhàn)機(jī)主承力機(jī)身框和機(jī)翼承力梁也采用該鋼制造，并已被選定在新一代戰(zhàn)斗機(jī)的內(nèi)埋式武器彈射機(jī)構(gòu)、舵面驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)的傳力銷等關(guān)鍵承力耐蝕結(jié)構(gòu)件上采用。

三．超高強(qiáng)度等級(jí)，以6 F863 鋼為典型。