飛機(jī)起落架是起飛、著陸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,對(duì)飛機(jī)的性能和安全起著十分重要的作用。因此,制造起落架的材料要求具有很高的強(qiáng)度、剛性以及良好的綜合性能。300M(40CrNi2Si2MoVA)鋼是由美國(guó)國(guó)際鎳公司于1952年研制的一種中碳低合金超高強(qiáng)度鋼,具有很好的淬透性、塑性、韌性和抗疲勞、斷裂性能,它是目前世界上強(qiáng)度最高、綜合性能最好、應(yīng)用最廣泛和聲譽(yù)最好的起落架用鋼之一。
為充分發(fā)揮300M鋼的性能潛力,國(guó)內(nèi)外對(duì)300M鋼開展了深入的研究,但目前有關(guān)熱處理工藝對(duì)該鋼種力學(xué)性能影響的研究公開報(bào)道仍較少。為此,對(duì)不同回火溫度對(duì)淬火后的300M超高強(qiáng)度鋼顯微組織和力學(xué)性能的影響進(jìn)行了研究,目的是獲得******熱處理工藝和力學(xué)性能匹配,為300M超高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)提供參考。
300M超高強(qiáng)度鋼的原材料為撫順特殊鋼股份有限公司提供的Φ200mm×500mm的棒材。其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為:0.390C,0.840Mn,1.64Si,0.001S,0.003P,1.86Ni,0.85Cr,0.400Mo,0.080V,0.140Cu,余量為Fe。
首先將線切割完畢的試樣進(jìn)行正火+回火的預(yù)備熱處理,改善切削加工性能。熱處理制度為925℃×75min,空冷,680℃×4h,空冷。隨后將試樣粗加工后進(jìn)行熱處理,其熱處理制度為:870℃×75min,油冷淬火處理后,分別在290、300、310和320℃進(jìn)行4h兩次回火處理,然后空冷。
熱處理的試樣精加工成標(biāo)準(zhǔn)拉伸和沖擊試樣,拉伸試樣根據(jù)GB/T228-2002加工成標(biāo)稱寬度為50mm的標(biāo)準(zhǔn)試樣,沖擊試樣依照GB/T229-2007加工成為10mm×10mm×55mm,并開2mm深“U形”缺口的標(biāo)準(zhǔn)試樣。在SUN20電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)和JBN-300B擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。采用JSM-6390A型掃描電鏡及JEM-200CX型透射電鏡分別對(duì)試樣斷口形貌和顯微組織進(jìn)行觀察。
結(jié)果表明:(1)300M鋼經(jīng)870℃淬火后,在290~320℃范圍內(nèi)回火,300M的抗拉強(qiáng)度有所下降,屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和斷面收縮率基本保持不變,韌性呈上升趨勢(shì)。當(dāng)回火溫度為300℃時(shí),板條M和BL等的形態(tài)、數(shù)量和分布達(dá)到較好的匹配,強(qiáng)韌化效果顯著,綜合力學(xué)性能******;(2)300M超高強(qiáng)度鋼經(jīng)不同溫度回火后其顯微組織基本為板條馬氏體(M)、下貝氏體(BL)和殘留奧氏體(AR)的復(fù)合組織。隨著回火溫度的升高,板條馬氏體寬度由260nm增加到437nm,位錯(cuò)密度減小,下貝氏體含量增多,其中的ε碳化物增多,且長(zhǎng)大趨勢(shì)較為明顯;(3)300M超高強(qiáng)度鋼隨回火溫度的變化,所對(duì)應(yīng)的沖擊韌性宏觀斷口由纖維區(qū)、放射區(qū)和剪切唇三個(gè)區(qū)域構(gòu)成。隨著回火溫度的升高,纖維區(qū)和剪切唇的面積有所增大,放射區(qū)的面積略微減小。