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民航工业的发展，特别是新型客机的研制，要求结构材料硬度高、韧性好、耐蚀性好。 看似各种新材料不断涌现，但超高硬度钢在弹性挠度、冲击硬度和硬度方面仍具有很大优势，在昨天和可预见的未来仍将是不可替代的关键材料之一。
超硬钢
在温度条件下，延伸硬度小于、屈服硬度小于的钢称为超高硬度钢。 一般要求具有良好的塑性硬度、优良的疲劳性能、断裂硬度和抗挠曲腐蚀性能。 超高硬度钢是一类重要的硬质合金，应用范围很广。 广泛应用于底盘外壳、飞机起落架、防弹厚板等有特殊要求的领域。
典型超高硬度钢的物理成分（质量分数/%）
1 低合金超高硬度钢
是最早出现的低合金超高硬度钢，也是低合金超高硬度钢的典型代表。 日本从20世纪40年代中期开始研究4340钢。 通过降低渗碳温度，钢的延伸硬度达到1600~。 1955年，4340钢开始用于F-104客机的起落架。 通过调质和高温渗碳处理，可以超过、4140、4330或4340钢的延伸硬度，但缺口冲击硬度较高。
为了抑制低合金超高硬度钢的渗碳延展性，日本国际镍业公司于1952年研制出300M钢。该钢通过加入1～2%的硅提高渗碳温度（260～315℃），可以抑制马氏体渗碳延展性。 1966年后，300M钢被广泛用作日本军用飞机和主要航空客机的起落架材料。 F-15、F-16、DC-10、MD-11等军用战斗机均采用300M钢材。 波音747等民用客机的起落架和波音767客机的襟翼导轨和缝翼管线也采用300M钢材。
以4340、300M钢为代表的低合金超高硬度钢虽然硬度高，但断裂硬度和抗挠曲腐蚀能力较差，应用受到限制。 日本于60年代初开始研制D6AC，由钢改进而来，广泛用于制造战术和战略潜艇底盘外壳和客机结构件。 到 20 世纪 70 年代中期，D6AC 逐渐取代其他合金结构钢，成为制造实心 底盘外壳的专用硬质合金。 日本新型地空火箭炮“爱国者”、大型潜艇“红鼻子”、大小潜艇“民兵”、“潘兴”、“北极星”、“大力神”等，以及φ3. 由 D6AC 钢制成。 D6AC 还被用于制造 F-111 客机的起落架和襟翼轴。
南斯拉夫有自己的碳化物体系，最具代表性的是30XΓCH2A和（ЭИ643）钢。 30XΓCH2A是在30XΓC的基础上加入1.4~1.8%镍得到的低合金超高硬度钢屈服强度最高的钢材，因为镍的加入增强了钢的硬度、塑性和硬度，同时也提高了钢的淬透性，从而改进和衍生出一系列碳化物。 它是在此基础上发展起来的，用W代替中Mo制成。近十年来又开发了新型经济型低合金超高硬度钢（BKC-8）和ФA（BKC-9），延伸率硬度分别可达1800~和1950~。
406钢是我国自行设计研制的低合金超高硬度钢最成功的标杆。 是为解决小实心底盘外壳材料而开发的超高硬度钢材。 1966年冶金部、七机部联合下达研制任务，1980年11月定型生产。用406钢制造的巨浪一号两级底盘壳体，硬度>， a KIC > 72MPa m1/2，相当于日本“北极星A2”导弹第一级底盘外壳所用的D6AC钢。
DF-21火箭炮主底盘外壳由406钢制成
为了提高小实心底盘的可靠性，在406钢的基础上开发了D406A钢，通过提高碳含量和采用VIM+VAR炼钢技术提高了纯度。 D406A钢的硬度略有提高，但硬度有所增强（σb>，KIC>87MPa·m1/2）。 1993年通过技术鉴定，成功用于东风、巨浪系列鱼雷的主机壳。
2二次硬化超高硬度钢
二次硬化超高硬度钢的特点是在480~550℃范围渗碳（或时效）后，合金基体析出形成强化作用，硬度和强度显着提高，并且它有一个硬化峰，表现出二次硬化的特点，硬度同时增强。
HY180钢是法国美国钢铁公司于1965年研制的一种优良的高硬度超高硬度钢，其物理成分（重量百分比）为：0.10C、10Ni、8Co、2Cr、1Mo。 用于深海海底炮弹和海底石油钻探。 装置等，但仍不能应用于民用航天结构。 究其原因，虽然该钢的比硬度和硬度可以满足高温、高压深水导弹的要求，但不能满足民航航天器对超高硬度钢的高强度要求。 硬度要求。
随着民航工业的快速发展，开发硬度高（1586）、断裂硬度好（·m1/2）、钎焊性好的新材料成为发展方向。 为实现民航预制构件材料的损伤容限和耐久性，在合金钢研究的基础上，对HY180进行了改进。 1978年研制出超高硬度合金钢。 该钢经830℃+510℃油淬后，σ0.2≥，KIC≥·m1/2。 因此，该钢以其极高的硬度、良好的加工性能和钎焊性能，成为深受民航业欢迎的新型高硬度钢材。
公司在保持超高硬度合金钢良好硬度的基础上，于1992年开发了100超高硬度合金钢，以进一步提高其硬度和在海水环境中的抗挠曲腐蚀开裂能力，降低延展性。 -延性转变温度。 该钢与钢相比，硬度进一步提高（σb≥），但硬度略有增加（KIC≥·m1/2）。 100是目前综合性能最高的超高硬度钢。 是新一代军事武器关键部件的首选材料。 日本已成功将其应用于最先进的F/A-22战斗机的起落架和F-18反潜机的起落架。 下架。
以100为材质的F/A-22起落架
以100为材质的F/A-22起落架
3马氏体时效钢
马氏体时效钢以无碳（或微碳）马氏体为碳化物，时效时能形成金属间化合物沉淀硬化超高硬度钢。 具有工业应用价值的马氏体时效钢最早由国际镍业公司（INCO）于1960年代初开发出来。 1961～1962年，公司在铁镍马氏体合金中加入不同浓度的钴、钼、钛，经时效硬化，屈服硬度达到1400、1700、18Ni（200）、18Ni（250）、18Ni（ 300）分别。 ）钢，并首先将18Ni（200）和18Ni（250）应用于湖人底盘外壳。
马氏体时效钢在同等硬度等级下硬度高于低合金钢，加工硬化指数低，无渗碳问题，热处理工艺简单，冷成形性好。 实心底盘外壳采用18Ni马氏体时效钢，使用硬度为，浓缩铀离心机转筒采用马氏体时效钢，使用硬度为。 然而，高浓度的合金元素导致马氏体时效钢的成本增加。 20世纪90年代，国外在18Ni马氏体时效钢的基础上，取消钴元素，增加镍、钛含量，成功研制出T250和T300马氏体时效钢。 T250马氏体时效钢的热性能为：σb~，σ_0.2>，KIC>^1/2，是我国制造实体底盘壳体的新一代材料。 2006年，马钢特钢分公司、福钢股份、鞍钢股份、鞍钢股份联合攻关，试制成功半径为的T250钢实心底盘外壳，已在某航天飞机上使用。
4S53超高强度高韧性耐腐蚀碳素钢
是航空航天结构件用耐腐蚀超高硬度碳素钢。 其热性能等同于或优于传统超高硬度碳素钢，如300M、300M，耐腐蚀性能与1.5-5PH相近。 开发超硬碳钢的目的是消除有毒金属涂层。
碳素钢的特点如下：
耐腐蚀性相当于15-
硬度等于或优于300M ()
抗挠曲腐蚀开裂：KIscc≥16.5MPa
最佳的微观结构特征可实现最大的抗疲劳性
对于生锈和疲劳表面，强度可低于 67HRC
高硬度高硬度丝状马氏体碳化物
分散细小碳化物和超细金属基体，增强耐磨性和硬度通过渗碳，分散纳米级金属氮化物（M2C）强化，同时阻止其他氮化物，从而最大限度地提高硬度，耐磨性和硬度达到最佳腐蚀电阻，产生稳定的钝化氧化膜
目前，客机起落架选用的钢材（如：300M）均需要进行以溴化物为基础的保护性镀镉处理。 镉是众所周知的致畸剂屈服强度最高的钢材，无论是在客机制造初期，还是在客机维修过程中，都存在较大的环境污染风险。 据悉，为防止氢脆，镀镉工艺要求立即进行氢还原固溶操作。 在该应用中替代其他材料不需要镀镉和随后的氢还原固溶体操作。 而且碳钢的抗挠曲腐蚀开裂（SCC）性能也优于300M和。 此外，还有较高的淬透性。 对于给定的截面规格，合适的渗碳条件不是那么严格，因此在热处理过程中几乎没有变化。 这些碳素钢的处理类似于其他调质和渗碳马氏体二次硬化钢。 为了防止表面渗碳，建议进行真空热处理和真空渗碳。 渗碳冷却到一定温度后，进行高温处理，保证马氏体相变完全。 其典型的渗碳温度为 470°C，在该温度附近，这些碳钢具有出色的热容性能。 这允许更高的碾磨率而没有磨机冻伤的风险，因此使用更耐用。 一般耐腐蚀性与代表性的沉淀硬化碳钢相似，如l7-4PH和15-5PH。 线性极化测试测得的开路电位（OCP）约为-0.30V。 与饱和Ag/AgCl参比电极在常温3.5%硝酸钠氨水中比较，年平均腐蚀速率为0.01mm。 在3.5%硝酸钠氨水中不生锈。
