1．超高强度钢有良好的断裂韧性 

　　过去，随着使用强度不断提高，超高强度钢对缺口和裂纹的敏感性增大。

70 年代初，

随着断裂力学的发展，断裂韧度已成为衡量超高强度钢韧性的重要指标。一般来说，钢的强
度提高，往往断裂韧度降低，这也正是为什么超高强度的钢材钢结构往往具有极好的断裂
韧性的原因。如

200 级 18Ni 马氏体时效钢，当加载到钢的屈服强度时，不发生脆性断裂的

部件表面允许存在的临界裂纹尺寸为

8mm。如果选用 350 级马氏体时效钢，当加载到屈服

强度时，不发生脆性断裂允许存在的裂纹尺寸只有

0.25mm。如此微小的裂纹用无损探伤的

方法是很难发现的。因而就有发生低应力脆性破断的危险。只有提高钢的断裂韧度，增加部
件中容许存在的临界裂纹尺寸，才能提高钢的使用应力，充分发挥材料的潜力。

 

　　

2．超高强度钢的抗腐蚀能力强 

　　在介质环境中外加负荷远低于材料的过载断裂应力时超高强度钢就会发生应力腐蚀滞
后脆性断裂。超高强度钢在水介质中的应力腐蚀是氢致开裂过程，它受材料和环境中的氢所
控制。裂纹前沿的氢离子得到电子后生成氢原子进入钢中。由于应力诱导扩散，氢原子向裂
纹尖端最大三向应力处集聚，当富集的氢浓度达到某临界值时，材料就会发生滞后塑性变
形，从而导致应力腐蚀裂纹的产生和扩展。

 

　　材料的应力腐蚀界限强度因子

(KIscc)和裂纹扩展速率 (da／dt)反应了钢的本质特性，

它主要取决于钢的化学成分、显微组织和冶金质量。当钢的强度增加，使裂纹尖端的弹性应
力场增强，促使氢向裂纹前沿集聚的驱动力增大，则比较容易达到氢浓度临界值，从而加
速裂纹的形核和扩展。因此，超高强度钢材往往具有很强的抗腐蚀能力。

 

　　

3．超高强度钢的疲劳性能佳 

　　钢的疲劳性能主要取决于钢的强度和韧性。提高钢的冶金质量，改变钢中非金属夹杂物
的形状、数量和分布对疲劳性能具有显著的影响。超高强度钢材由于强度和韧性比起普通钢
材有明显优势，因此和普通钢材相比，超高强度钢也具有更好的疲劳性能。

 

　　

 

　　

 

　　三、建筑结构工程应用

 

　　钢结构由于其良好的材料性能，越来越多的被应用到各种建筑结构工程中，其中值得
一提的是在日本的很多知名建筑中都采用了结构钢材。由于地理位置的特殊性，在日本的建
筑中对于建筑的抗震能力要求较高，过往日本对于钢材的强度要求在

400MPa - 490MPa 之

间，近年来随着钢结构应用的不断推广，对于其研究不断加深，日本已经开始研究应力强
度为

1000MPa 的钢材，这绝对是在此领域的一个大跨步。 

　　日本的第一个采用超高强度钢结构的建筑是

Landmark Tower，位于横滨，它所使用的

钢材强度为

600MPa。在日本，由于国土面积有限，会建造很多超高层建筑，此类建筑对于

工程工艺是有一定要求的，尤其是在地震频发的日本，建筑必须有很好的抗震性能，超高
强度钢材钢结构则能很好的满足这种需求，因此它的应用在日本的建筑中较为普遍，例如
位于东京的

JR East Japan 总部大厦和 NTV Tower 都是采用的超高强度钢结构所造。 

　　不仅在日本，在欧洲及澳大利亚，超高强度钢结构都是非常受到亲睐的建筑材料。德国
柏林索尼中心大楼（

Sony Center）是一座改造建筑，项目原来是一个砌体结构建筑物，为

了对这座建筑物实现定向改造，选用了超高强度钢材辅助项目重建，最后取得了良好的效
果。位于澳大利亚悉尼的星城饭店（

Star City），这是一个含有酒店、剧院及娱乐场的综合

建筑物，为了达到设计上的视觉效果，建筑群中的两个区域采用了超高强度钢材。

 

　　值得一提的是我国的国际体育馆鸟巢，其独特的造型给很多人都留下深刻印象，但如
果留心这个建筑，即使是从外观上观察也能清晰的看出，其中采用了很多钢结构。由于其新
颖的设计，要想将设计理念完整的表达出来，对于建筑材料提出了要求，而钢结构正好能