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