只有美國和中國擁有的超高強度鋼，究竟是啥？

文 / 趙振業，中國工程院院士；李志

本文選自《知識就是力量》雜誌

每當飛機起飛時，是哪個「大力士」支撐著這個「龐然大物」在跑道上顛簸，積蓄了足夠的能量後騰空而起？當飛機著陸時， 又靠哪個 「大力士」 吸收震動能量， 使飛機能從震顫中平穩落地？

這個 「大力士」就是起落架。它之所以這麼厲害，是因為其身體是由一種叫作超高強度鋼的材料製成的。

飛機起落架是用超高強度鋼製成的

什麼是超高強度鋼？

超高強度鋼的研究、應用只有70來年的時間，是鋼家族中的年輕成員。但是，不是隨便什麼鋼都可以稱為超高強度鋼的，只有抗拉強度大於 1800MPa、屈服強度大於 1400MPa，且兼有良好的塑性、韌性，才能進入超高強度鋼團隊。

超高強度鋼是當今世界上使用強度最高的金屬結構材料，它是一個國家材料水平、冶金技術水平的標誌，如今，只有美國和中國擁有超高強度鋼。超高強度鋼還是製造各種高端機械裝備的傳動齒輪、軸承、轉軸、對接螺栓等關鍵構件的不可替代的材料。

從 20 世紀 50 年代起，超高強度鋼經歷了鋼種、牌號設計到達極限性能的發展歷程，以適應構件輕、體積小、一般環境、潮濕環境和海洋環境服役。如今，超高強度鋼的絕對強度、比強度、比剛度均雄踞金屬結構材料之首。

超高強度鋼極限服役性能

研究超高強度鋼的目的在於應用，用得好才是好鋼。但是，和其他高強度材料一樣，疲勞強度應力集中敏感成為其用做關鍵構件的障礙，正在經歷獲得極限服役性能的發展過程。例如，AerMet100 鋼的彎曲疲勞強度為 900MPa，但應力集中係數達到4時，彎曲疲勞強度驟降為273MPa，成為一個不敷用材料。

近些年來，中國提出了「材料研製」和「材料應用研究」「兩個全過程」概念，並引領材料科學與工程進入了一個發展新時代。

經歷「材料應用研究全過程」 後，應力集中係數4的AerMet100 鋼構件的彎曲疲勞強度達到900MPa以上，任何應力集中係數下的疲勞強度均可達到和超過 900MPa，抑制了疲勞強度應力集中敏感，獲得了極限服役性能，關鍵構件收到了極限壽命、極限可靠性、極限減重的效果。超高強度鋼成為應用技術水平最高、最成熟的金屬結構材料。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！