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耐火材料浇注料对超高强度钢组织和性能的影响

字体大小:    发布时间:2013-06-29 点击数 1732 次

 飞机起落架是起飞、着陆系统的关键部件,对飞机的性能和安全起着十分重要的作用。因此,制造起落架的材料要求具有很高的强度、刚性以及良好的综合性能。300M(40CrNi2Si2MoVA)钢是由美国国际镍公司于1952年研制的一种中碳低合金超高强度钢,具有很好的淬透性、塑性、韧性和抗疲劳、断裂性能,它是目前世界上强度最高、综合性能最好、应用最广泛和声誉最好的起落架用钢之一。 也是重要的浇注料生产的耐火材料。
  
  为充分发挥300M钢的性能潜力,国内外对浇注料生产,300M钢开展了深入的研究,但目前有关热处理工艺对该钢种力学性能影响的研究公开报道仍较少。为此,对不同回火温度对淬火后的300M超高强度钢显微组织和力学性能的影响进行了研究,目的是获得最佳热处理工艺和力学性能匹配,为300M超高强度钢的生产提供参考。

  300M超高强度钢的原材料为抚顺特殊钢股份有限公司提供的Φ200mm×500mm的棒材。其化学成分(质量分数,%)为:0.390C,0.840Mn,1.64Si,0.001S,0.003P,1.86Ni,0.85Cr,0.400Mo,0.080V,0.140Cu,余量为Fe。

  首先将线切割完毕的试样进行正火+回火的预备热处理,改善切削加工性能。热处理制度为925℃×75min,空冷,680℃×4h,空冷。随后将试样粗加工后进行热处理,其热处理制度为:870℃×75min,油冷淬火处理后,分别在290、300、310和320℃进行4h两次回火处理,然后空冷。

  热处理的试样精加工成标准拉伸和冲击试样,拉伸试样根据GB/T228-2002加工成标称宽度为50mm的标准试样,冲击试样依照GB/T229-2007加工成为10mm×10mm×55mm,并开2mm深“U形”缺口的标准试样。在SUN20电子万能拉伸试验机和JBN-300B摆锤式冲击试验机上进行力学性能测试。采用JSM-6390A型扫描电镜及JEM-200CX型透射电镜分别对试样断口形貌和显微组织进行观察。

  结果表明:(1)300M钢经870℃淬火后,在290~320℃范围内回火,300M的抗拉强度有所下降,屈服强度、伸长率和断面收缩率基本保持不变,韧性呈上升趋势。当回火温度为300℃时,板条M和BL等的形态、数量和分布达到较好的匹配,强韧化效果显著,综合力学性能最佳;(2)300M超高强度钢经不同温度回火后其显微组织基本为板条马氏体(M)、下贝氏体(BL)和残留奥氏体(AR)的复合组织。随着回火温度的升高,板条马氏体宽度由260nm增加到437nm,位错密度减小,下贝氏体含量增多,其中的ε碳化物增多,且长大趋势较为明显;(3)300M超高强度钢随回火温度的变化,所对应的冲击韧性宏观断口由纤维区、放射区和剪切唇三个区域构成。随着回火温度的升高,纤维区和剪切唇的面积有所增大,放射区的面积略微减小。