隨著國產大飛機項目以及神舟系列飛船的研發，近年來我國航天航空工業發展迅速，因此對高品質不銹鋼等特殊材料的需求日益旺盛。同時也給不銹鋼產品在此領域的應用帶來了思考，本文分析了不同類型的不銹鋼在航空航天業領域的應用，并對其應用前景進行了展望。

航空航天領域所使用的不銹鋼類型主要包括馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。

一、馬氏體不銹鋼（martensitic stainless steel）

馬氏體不銹鋼以馬氏體為基體，既具有基本的耐蝕性，又能通過熱處理強化，因而具有良好的力學性能，廣泛用于制造緊固件、結構件、軸承、汽輪機葉片等。410不銹鋼屬于低碳馬氏體不銹鋼，在淬火、高溫回火后使用，強度在500MPa以上，強度、塑性和韌性配合較好。在飛機上可用于制造承力緊固件，還可以用于制造汽輪機葉片、水壓機閥等。431不銹鋼是在410不銹鋼的基礎上提高了C和Cr元素含量，并添加了2%的Ni。在淬火、回火后抗拉強度達到1200MPa以上，最高使用溫度可以達到400℃，可用于飛機發動機的壓氣機轉子葉片、整流葉片、壓氣機機匣、內外環、承力螺栓和吊掛等。在410不銹鋼的基礎上，進一步合金化，發展了馬氏體熱強不銹鋼。這類鋼強度高，耐熱溫度可達550℃，主要用于航空發動機的壓氣機盤和葉片。國外此種類型的不銹鋼有美國的419、422，英國的H46、HGT4，俄羅斯的ЭИ736、ЭИ961等。國內自上世紀60年代起開始創新研制GX-8熱強不銹鋼是在俄羅斯ЭИ961鋼的基礎上，適當調整W、Mo、V強化元素的含量，并用Nb補充強化。GX-8鋼比ЭИ961鋼具有更高的室溫強度、耐熱性和耐腐蝕性，用于航空發動機的轉子葉片、靜子葉片和頸軸等部位。

在航天航空工業中所使用的馬氏體不銹鋼的代表性的鋼號為1Cr13、2Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18Mo等。其中1Cr13、1Cr17Ni2用以制作具有良好強度和韌性的零件，發動機周圍排氣通路等零件，火箭燃料貯罐。2Cr13和9Cr18Mo用于制造硬度零件，如桿、銷釘等。9Cr18Mo也用來制作高溫周期運動零件盒油壓零件、緊固件等。

二、奧氏體不銹鋼（austenitic stainless steel）

奧氏體不銹鋼由于含有較高的鉻（Cr）和鎳（Ni），因此具有優良的耐腐蝕性和抗氧化性以及較高的高溫蠕變強度，廣泛的被應用于各類導管、墊片以及鉚釘等。

301、302、303、304、316、321不銹鋼均屬于18Cr-8Ni型奧氏體不銹鋼。301不銹鋼具有良好的抗氧化性和冷成形性，用于飛機機體上相對于鋁合金來講工作環境溫度過高的面板、加強片、墊板等零件。由于Cr、Ni合金元素含量最少，301不銹鋼奧氏體穩定性差，但冷作硬化能力較強。302不銹鋼與301不銹鋼相比抗拉強度稍低但耐蝕性能較好。303不銹鋼在18Cr-8Ni基礎上添加了硫以改善機械加工性能，其主要用于高溫螺母、絲桿及三通管等。304不銹鋼降低了

碳含量并適當提高了Cr、Ni元素含量，耐蝕性得到進一步提高。316不銹鋼在18Cr-8Ni的基礎上添加了2%-3%的Mo，耐蝕性和高溫下的抗拉強度得到了提高，主要用于航空器材的發動機零件和排氣管等部位。

三、沉淀硬化不銹鋼（Precipitation hardening stainless steel）

沉淀硬化不銹鋼是20世紀40年代發展起來的一類超高強度不銹鋼。沉淀硬化不銹鋼是通過添加Mo、Ti、Al、Nb、Cu等元素，在時效過程中析出金屬間化合物和某些碳化物以提高強度。沉淀硬化不銹鋼既保持了奧氏體不銹鋼的優良的焊接性、冷加工成型性和耐蝕性，又比馬氏體不銹鋼具有更高的強度。其在航天航空領域主要被用于制造艙蓋鎖閘、高強度螺栓、彈簧等各類零配件。

在航天航空工業中所使用的沉淀硬化不銹鋼的代表性的鋼號為牌號有17-7PH、PH15-7Mo、17-4PH、PH13-8Mo、15-5PH、AM350、Custom455、Custom465、Custom475等。如“阿波羅”人造衛星后遮板使用PH14-8Mo，宇宙飛機的緊固件使用A-286，XB-70大型飛機的翼桁使用15－5PH。

17-7PH是控制相變型沉淀硬化不銹鋼，該不銹鋼在固溶處理冷卻至室溫時，仍保留奧氏體組織，因而易于加工成形，在經過適當處理最終轉變為馬氏體組織，達到優良的力學性能水平。17-7PH不銹鋼既有高的強度，又有好的耐蝕性，而且焊接性能良好，可用于350℃以下長期工作的結構件，國外廣泛用于航空薄壁結構件、壓氣機盤以及各類容器、導管、彈簧等。PH15-7Mo是17-7PH的發展型，是用2%Mo代替了2%Cr，從而獲得了更高的強度。上世紀70年國內研制了控制相變型沉淀硬化不銹鋼69111，其各項性能與國外的17-7PH、PH15-7Mo鋼相似，但Cr、Ni元素含量比PH15-7Mo鋼低20%-30%，目前用于制造航空器材液壓系統的三通、四通、彎管嘴等零件以及座艙結構件、發動機吊掛螺栓等。

17-4PH鋼是馬氏體沉淀硬化不銹鋼，具有較高的強度、耐蝕性、抗氧化性和焊接性能。其強化效果來自于馬氏體相變和富銅相的沉淀強化。適用于制造工作溫度400℃以下的高強度耐蝕零件，如飛機、導彈的緊固件、發動機機匣的前后安裝邊以及發動機反推裝置中的加強板、支架、接頭等。

PH13-8Mo鋼是20世紀50年代末國外研制的超高強度沉淀硬化不銹鋼，具有超高強度、高硬度以及優異的耐蝕性和抗應力腐蝕能力，允許大尺寸零件熱處理空冷，適宜制造大截面尺寸零件。PH13-8Mo鋼用于F-16飛機發動機機架、F111起落架接頭以及C-17飛機裝卸貨用銷子、航空用固定銷、軸類件等部位。

Custom455、Custom465、Custom475是馬氏體時效不銹鋼，屬于沉淀硬化不銹鋼的一種，其采用了低碳板條馬氏體和時效強化機理，是不銹鋼中強度水平最高的。Custom475鋼在H950狀態下的抗拉強度可達1979MPa，但此類不銹鋼的屈強比過高，零件一旦過載容易突然斷裂，不利于事故的預防。目前，馬氏體時效不銹鋼已應用于航空高強度緊固件、螺栓、齒輪、飛機起落架等部位。

四、結語

航天航空工業的發展， 特別是新型飛機的發展需要強度高、韌性好、耐蝕性好的結構材料。雖然不斷出現各類新材料，但不銹鋼材料在彈性模量、沖擊韌性和強度等方面依然具有很大的優勢，在今天和可預見的未來，仍將是一種不可替代的關鍵材料之一。