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第1章 航空用超高强度钢合金体系1

1.1 航空超高强度钢的含义与分类1

1.2 创新研制的航空超高强度结构钢与不锈钢5

1.2.1 超高强度钢40CrMnSiMoVA（GC-4）5

1.2.2 高强度钢18Mn2CrMoBA（GC-11）5

1.2.3 中温超高强度钢38Cr2Mo2VA（GC-19）6

1.2.4马氏体热强不锈钢1Cr12Ni2WMoVNb（GX-8）7

1.2.5超高强度控制相变型沉淀硬化不锈钢0Cr12Mn5Ni4Mo3Al（69111）7

1.3 300M钢起落架长寿命应用研究8

1.3.1 300M钢作为我国飞机起落架用钢的确立8

1.3.2 技术研究框架的确立9

1.3.3 全过程的系统性研究与技术验证、考核10

1.4 高合金超高强度钢研究与应用11

1.4.1 使用要求11

1.4.2 合金设计准则12

1.4.3 合金元素的作用与组织结构12

1.4.4 AF1410钢、AerMet100钢和AerMet310钢的设计13

1.4.5 冶金技术15

1.5 轴承齿轮钢技术的研究与应用16

1.5.1 长寿命轴承、齿轮涉及的主要技术17

1.5.2 国外发展情况18

1.5.3 国内相关技术研究需要加强的几个方面20

1.6 航空用超高强度钢的未来发展21

1.6.1 发展目标21

1.6.2 已有的研究现状21

1.6.3 需要深化研究的几个方面23

参考文献23

第2章 超高强度钢的强韧化机理26

2.1 钢的强韧性与强韧化26

2.1.1 钢的强度与强化26

2.1.2 钢的韧性与韧化29

2.2 钢的强韧化理论33

2.2.1 强化理论33

2.2.2 韧化理论42

2.3 超高强度钢的强韧性能47

2.4 低合金超高强度钢的强韧化机理49

2.4.1 强化机理49

2.4.2 韧化机理52

2.4.3 合金元素的作用54

2.5 高合金超高强度钢的强韧化机理58

2.5.1 强化机理58

2.5.2 韧化机理62

2.5.3 合金元素的作用70

2.6 高强度马氏体沉淀硬化不锈钢的强韧化机理74

2.6.1 强化机理74

2.6.2 韧化机理77

2.6.3 合金元素的作用78

参考文献79

第3章 航空超高强度钢的冶金技术82

3.1 概述82

3.2 超纯净钢的冶炼82

3.2.1 电炉初炼83

3.2.2 炉外精炼84

3.2.3 真空感应熔炼技术86

3.2.4 真空自耗重熔技术103

3.2.5 锻造开坯技术115

参考文献118

第4章 超高强度钢的疲劳与轴承齿轮钢的接触疲劳120

4.1 超高强度钢的疲劳120

4.1.1 疲劳的基本概念与特征120

4.1.2 超高强度钢的疲劳裂纹萌生与应力集中敏感性122

4.1.3 超高强度钢的疲劳裂纹扩展特性130

4.1.4 构件设计遵循的一些准则139

4.2 轴承齿轮钢的表层硬化与接触疲劳行为141

4.2.1 接触疲劳的特点141

4.2.2 影响接触疲劳性能的冶金因素、表面状态及外部条件144

4.2.3 表面硬化层组织结构设计与接触疲劳行为145

4.2.4 表层复合硬化与接触疲劳行为166

4.3 超高强度钢的表面强化与疲劳行为173

4.3.1 超高强度钢的表面强化层特性174

4.3.2 超高强度钢经表面强化后的疲劳行为179

4.3.3 化学热处理与表面强化复合硬化层特性185

4.3.4 化学热处理与表面强化复合处理后的疲劳行为194

参考文献198

第5章 创新研制的超高强度结构钢与不锈钢202

5.1 超高强度钢40CrMnSiMoVA（GC-4）202

5.1.1 研制背景202

5.1.2 研究目标与主要力学性能指标202

5.1.3 合金化学成分的确定203

5.1.4 冶金工艺技术与材料的力学性能204

5.1.5 材料应用情况206

5.2 高强度贝氏体结构钢18Mn2CrMoBA（GC-11）207

5.2.1 研制背景207

5.2.2 研究目标与主要力学性能指标207

5.2.3 合金化学成分的确定207

5.2.4 冶金工艺技术与材料的力学性能208

5.2.5 材料应用情况210

5.3 中温超高强度钢38Cr2Mo2VA（GC-19）210

5.3.1 研制背景210

5.3.2 研究目标与主要力学性能指标211

5.3.3 合金化学成分的确定211

5.3.4 冶金工艺技术与材料的力学性能212

5.3.5 材料应用情况214

5.4 马氏体热强不锈钢1Cr12Ni2WMoVNb（GX-8）214

5.4.1 研制背景214

5.4.2 研究目标与主要力学性能指标215

5.4.3 合金化学成分的确定215

5.4.4 冶金工艺技术与材料的力学性能217

5.4.5 材料应用情况220

5.5 低成本超高强度沉淀硬化不锈钢0Cr12Mn5Ni4Mo3Al（69111）220

5.5.1 研制背景220

5.5.2 研究目标与主要力学性能指标221

5.5.3 合金化学成分的确定221

5.5.4 冶金工艺技术与材料的力学性能222

5.5.5 材料应用情况226

第6章 300M钢长寿命起落架与两个全过程研究和观念227

6.1 概述227

6.2 合金研制的全过程228

6.2.1 超纯原材料试制229

6.2.2 双真空熔炼与开坯锻造技术研究229

6.2.3 化学成分上下限研究231

6.2.4 美国实物料分析232

6.3 应用研究的全过程234

6.3.1 理论基础234

6.3.2 起落架结构细节设计235

6.3.3 锻造技术与锻件制造237

6.3.4 热处理技术与零件真空热处理238

6.3.5 控制机械加工技术239

6.3.6 表面强化技术241

6.3.7 表面防护技术244

6.3.8 全面性能研究思路244

6.4 两个全过程研究与材料研究四要素之间的关系246

第7章 超高强度结构钢与不锈钢的热处理及力学性能249

7.1 低合金超高强度钢的热处理与力学性能249

7.1.1 淬火＋低温回火处理与力学性能变化249

7.1.2 等温淬火处理与力学性能变化256

7.2 高合金超高强度钢的热处理与力学性能258

7.2.1 固溶处理、淬火和冷处理及其对力学性能的影响260

7.2.2 二次硬化特征——回火对力学性能的影响262

7.2.3 回火脆性类型266

7.3 高强度不锈钢的热处理与力学性能267

7.3.1 马氏体热强不锈钢267

7.3.2 高强度马氏体沉淀硬化不锈钢与控制相变不锈钢的热处理及力学性能270

参考文献277

第8章 超高强度结构钢、不锈钢在飞机和发动机上的应用278

8.1 超高强度结构钢在飞机上的应用278

8.1.1 低合金超高强度钢在飞机上的应用278

8.1.2 高合金超高强度钢在飞机上的应用281

8.2 不锈钢在飞机和发动机上的应用283

8.2.1 奥氏体不锈钢在飞机和发动机上的应用284

8.2.2 马氏体不锈钢在飞机和发动机上的应用285

8.2.3 沉淀硬化不锈钢在飞机和发动机上的应用286

8.3 轴承齿轮钢在飞机和发动机上的应用288

8.3.1 第一代轴承齿轮钢的应用290

8.3.2 第二代轴承齿轮钢的应用291

8.3.3 第三代轴承齿轮钢的应用293

参考文献293

第9章 材料研究与学科前沿296

9.1 概述296

9.2 高纯冶金技术与超高强度钢的韧化297

9.2.1 超高强度钢发展与高纯熔炼的关系297

9.2.2 纯净度对超高强度钢韧性的影响299

9.3 超高强度构件的表面完整性与抗疲劳制造300

9.3.1 高强度合金与构件疲劳失效300

9.3.2 表面完整性302

9.3.3 现行“成形”制造308

9.3.4 抗疲劳制造308

参考文献312