16Co14Ni10Cr2Mo（商业代号AF1410）是一种超高强度钢，以其独特的强韧性组合在航空航天等高端制造领域占据重要地位。

🔬 材料概述与发展背景

16Co14Ni10Cr2Mo是一种二次硬化马氏体钢，其抗拉强度最高可达约1680-1700 MPa，同时兼具优异的断裂韧性。该材料由美国空军实验室在20世纪70年代末研制成功，旨在满足航空航天器对关键承力构件在超高强度和高断裂韧性方面的严苛要求。

它是在HY180钢（一种应用于深海舰艇壳体等高韧性要求场景的钢材）基础上改良而来，通过成分优化，获得了更优越的综合性能。1992年，卡彭特公司进一步在AF1410基础上开发出性能更优异的Aermet 100钢。在我国，该材料对应的标准为GJB9449-2018。

🧪 化学成分设计

该钢的化学成分设计精密，是其在热处理后获得卓越性能的基石。

表1：16Co14Ni10Cr2Mo的主要化学成分（重量百分比%）

各元素协同作用的关键在于：

镍（Ni）和 钴（Co）是保证高韧性的核心元素。钴能抑制回火时碳化物的粗化，促进更细小的合金碳化物析出，从而提高强度而不显著损害韧性。钼（Mo）和 铬（Cr）主要贡献于二次硬化效应和耐腐蚀性。钼形成细小的碳化物产生强烈的沉淀强化效果，铬则有助于抗氧化和抗腐蚀。超低杂质元素（如磷、硫）的控制至关重要，这显著提升了钢材的纯净度，有利于改善韧性和抗应力腐蚀性能。

🔥 热处理与微观组织

16Co14Ni10Cr2Mo优异的性能需要通过特定的热处理制度来实现，其标准工艺路线为：奥氏体化 → 淬火 → 深冷处理 → 回火（时效）。

奥氏体化与淬火：首先将钢材加热至约860℃的奥氏体化温度并保温，使合金元素充分溶解，然后快速淬火（油冷）。此过程形成高位错密度的板条马氏体组织，并含有少量残余奥氏体。深冷处理：淬火后通常进行-73℃左右的深冷处理，以促使残余奥氏体进一步转变为马氏体，提升尺寸稳定性和硬度。回火（时效）：这是二次硬化的关键步骤。在480℃至540℃（研究表明510℃回火常能获得强度与韧性的最佳匹配）回火后，马氏体基体中会析出大量极其细小的合金碳化物（如Mo₂C），使强度显著提高，同时保持优良的韧性。这种通过回火析出细小碳化物强化的机制即为二次硬化。

💪 力学与服役性能

经过适当热处理后，16Co14Ni10Cr2Mo展现出卓越的综合力学性能：

超高强度与硬度：抗拉强度可达1680 MPa以上，屈服强度也高达1500 MPa级别。优异的韧性：其断裂韧性值很高，在510℃回火后，断裂韧性可达175 MPa·m¹/²，远高于许多同等强度的超高强度钢，能有效防止脆性断裂。良好的抗应力腐蚀性能：在3.5% NaCl水溶液中进行测试，其应力腐蚀门槛值较高，表明其抵抗应力腐蚀开裂的能力良好。这与其在高温度回火后减少氢的偏聚等因素有关。高抗疲劳性能：具有优良的抗疲劳性能和抗裂纹扩展能力，这对于承受循环载荷的飞机结构件至关重要。

✈️ 主要应用领域

凭借其高损伤容限设计特性，16Co14Ni10Cr2Mo主要应用于对安全性和可靠性要求极高的领域：

航空航天工业：是制造飞机起落架、机翼承力框梁、机身转接头等关键结构件的理想材料。国防装备：在高端武器系统、卫星等装备中用于制造需要承受高负荷的构件。汽车与船舶工业：用于高性能赛车的关键部件或船舶的重要结构件。