飛機(jī)高強(qiáng)度鋼件的強(qiáng)化及表面處理工藝研究-全文預(yù)覽

　　

【正文】 鋼中完全不溶，以2—3um的極細(xì)微粒均勻分布于鋼中，使切屑易斷，同時(shí)起潤(rùn)滑作用，改善鋼的切削性能，少量磷深入鐵素體中，可提高其硬度和脆性，有利于獲得良好的表面光潔度。%以下，—%。一般，合金鋼的切削性能比碳鋼差。顯微組織對(duì)切削性能有影響。4）切削性能 切削性能為金屬被切削的難易程度和加工表面的質(zhì)量，通常由切削抗力大小、刀具壽命、表面光潔度和斷屑性等因素來(lái)衡量。實(shí)踐表明，Ceq﹤%時(shí)，焊接性能很好；Cep﹥—%時(shí)，焊接有困難，需要采取焊前預(yù)熱或焊后及時(shí)回火等措施。3）焊接性能 焊接性能是一般指金屬的可焊性和焊接區(qū)的使用性能，主要由焊后開(kāi)裂的傾向性和焊接區(qū)的硬度來(lái)評(píng)判。冷加工（冷沖壓、冷鐓、冷彎等）工藝性能主要包括鋼的冷變形能力和鋼件的表面質(zhì)量?jī)煞矫妗：辖鹪厝苋塍w中，或在鋼中形成碳化物（如鉻、鉬、鎢、釩等），都使鋼的熱變抗力提高和熱塑性明顯下降，而容易鍛裂。因此合金元素的作用取決于其對(duì)相圖的影響。鋼的工藝性能主要包括以下幾方面。鉬、鎢因能抑制雜質(zhì)元素的晶界富集，可消除或減輕鋼的回火脆性。在考慮耐磨性而必須含有碳化物時(shí)，它們的粒子應(yīng)盡量細(xì)小并分布均勻，這同時(shí)對(duì)強(qiáng)度和韌性都有利。加入合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性，可以保證鋼在達(dá)到相同強(qiáng)度的條件下提高回火溫度。鎳含量超過(guò)13%時(shí)，甚至能消除韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。從圖中可見(jiàn)，細(xì)晶強(qiáng)化和部分元素的置換固溶強(qiáng)化能降低TC，可用來(lái)提高鋼的韌性；間隙固溶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化降低韌性，應(yīng)該控制；析出強(qiáng)化對(duì)韌性的影響較小，所以提高鋼的韌性有以下途徑。低、中強(qiáng)鋼的TC較高，而且在TC以下解理斷裂時(shí)韌性非常低，在TC以上韌窩斷裂時(shí)韌性較高，所以只要不發(fā)生解理斷裂，它們一般都有足夠高 三種基本斷裂形式的示意圖的韌性。材料實(shí)際斷裂的形式主要與溫度和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。金屬的斷裂為裂紋的形成和擴(kuò)展的過(guò)程。這樣，在相同韌性的條件下，合金鋼比碳鋼具有更高的強(qiáng)度。合金元素加入鋼中，首要的目的是提高淬透性，保證在淬火時(shí)容易獲得馬氏體。因此淬火馬氏體具有很高的硬度，但脆性較大。實(shí)際金屬中，都是幾種強(qiáng)化機(jī)制同時(shí)起作用，很少只有一種強(qiáng)化機(jī)制起作用的。一般說(shuō)，面心立方金屬中的位錯(cuò)強(qiáng)化效應(yīng)比體心立方金屬的大。鋼中珠光體內(nèi)滲碳體片所起的強(qiáng)化作用也屬于第二相強(qiáng)化，其強(qiáng)化量與片間距的平方根成反比。一般以粒子∠—。 純鐵與軟剛的屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的關(guān)系細(xì)化晶粒在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí)也改善韌性，這是其它強(qiáng)化機(jī)制不可能做到的。測(cè)量表明，奧氏體鋼的Kg值為鐵素體鋼的 ，即奧氏體晶界的強(qiáng)化作用較鐵素體晶界小。細(xì)晶強(qiáng)化：晶界分大角度晶界（如奧氏體、鐵素體的晶粒邊界等）和小角度晶界（如馬氏體板條間的界面、亞晶粒之間的界面等）兩類。 鎳鉻鋼的韌性與回火溫度的關(guān)系置換式溶質(zhì)原子（如鋼中的Cr、Ni、Mn、Si等）所造成的強(qiáng)化量　與溶質(zhì)濃度之間不存在簡(jiǎn)單關(guān)系，但可近似地按線性關(guān)系處理： = 式中Ｃs代表置換式溶質(zhì)的原子百分濃度；Ks 是比例系數(shù)。金屬的塑性變形是位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)引起的，所以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)都會(huì)使金屬的強(qiáng)度提高，造成強(qiáng)化。450600℃間發(fā)生的第二類回火脆性，主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)，多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中，這是一種逆回火脆性，回火后快冷，抑制雜質(zhì)元素向晶界偏聚，可防止其發(fā)生。二次硬化也可以由回火時(shí)冷卻過(guò)程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所引起。提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。殘余奧氏體量過(guò)多時(shí)鋼的硬度和疲勞抗力下降，因此須進(jìn)行冷處理（將鋼冷至Mf點(diǎn)以下）以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；或進(jìn)行多次回火，使殘余奧氏體因析出合金碳化物而使Ms、Mf點(diǎn)上升，并在冷卻過(guò)程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體（即發(fā)生所謂二次淬火）。除Co、Al外，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降（）。Mo的價(jià)格較貴，不單純作提高淬透性的元素使用。 除Co外，幾乎所有合金元素都增大過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類型轉(zhuǎn)變，使c曲線右移，即提高鋼的淬透性。：W、Mo 、Cr。2）對(duì)奧氏體晶粒大小的影響 大多數(shù)合金元素有阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用，但影響程度不同。1）對(duì)奧氏體形成速度的影響 Cr、Mo、W、V等強(qiáng)碳化物形成元素與碳的親合力大，形成難溶于奧氏體中的合金碳化物（），顯著阻礙碳的擴(kuò)散，大大減慢奧氏體形成速度。S點(diǎn)和E點(diǎn)的左移，使合金鋼的平衡組織發(fā)生變化（不能完全用鐵碳相圖來(lái)分析）。 對(duì)鐵碳相圖臨界點(diǎn)（S點(diǎn)和E點(diǎn)）的影響 擴(kuò)大相區(qū)的元素使鐵碳合金相圖中的共析轉(zhuǎn)變溫度下降；縮小相區(qū)的元素則使其上升，并都使共析反應(yīng)在一個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。穩(wěn)定性愈高的碳化物，其熔點(diǎn)和硬度也愈高，加熱時(shí)也愈難溶于奧氏體中，因此對(duì)鋼中的機(jī)械性能和工藝性能的影響很大。與碳的親合力較強(qiáng)的Cr、Mo、W等，含量較低時(shí)基本上與鐵一起形成合金滲碳體；含量較高時(shí)可形成新的合金碳化物。它們不與碳形成化合物，除了在少數(shù)高合金鋼中可形成金屬間化合物外，基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。另外一些元素，如B、Nb、Zr等，雖然也使相區(qū)溫度范圍縮小，但不能使其封閉，（b）的FeNb相圖所示，它們稱為部分縮小區(qū)的元素。其中Ni、Mn等元素加入到一定量后，可使A4點(diǎn)將到室溫以下，使a相完全消失，（a）的FeMn相圖所示，它們稱為完全擴(kuò)大區(qū)的元素，另外一些元素如C、N和Cu等，雖擴(kuò)大相區(qū)，但不能將其擴(kuò)大到室溫，（b）的FeCu相圖所示，所以它們稱為部分?jǐn)U大區(qū)的元素。 合金元素與鐵的作用幾乎所有合金元素（除Pb外）都可與鐵形成合金鐵素體或合金奧氏體。從經(jīng)濟(jì)上來(lái)說(shuō)，40CrMnSiMoVA鋼是我國(guó)研制定型的一種無(wú)Ni超高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，立足于國(guó)內(nèi)資源，可代替30CrMnSiNi2A鋼，用于制造飛機(jī)起落架等重要零件。磷化處理及能對(duì)低合金高強(qiáng)度鋼零件起到有效的保護(hù)作用又能避免氫脆的發(fā)生，符合低合金高強(qiáng)度鋼零件的防腐要求。新型超高強(qiáng)度鋼的強(qiáng)度已達(dá)到2000兆帕（200公斤/毫米2）。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，合金鋼和不銹鋼的質(zhì)量與性能都有所提高，成本降低，工藝性能改善，因而在航空航天工業(yè)中仍占有重要地位。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書(shū)寫(xiě)，不準(zhǔn)用徒手畫(huà)3）畢業(yè)論文須用A4單面打印，論文50頁(yè)以上的雙面打印4）圖表應(yīng)繪制于無(wú)格子的頁(yè)面上5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔1）設(shè)計(jì)（論文）2）附件：按照任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂3）其它1緒論自從飛機(jī)發(fā)明以后，飛機(jī)日益成為現(xiàn)代文明不可缺少的運(yùn)載工具。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。高強(qiáng)度合金鋼是指應(yīng)用于制造承受較高應(yīng)力結(jié)構(gòu)件的合金鋼類，一般屈服強(qiáng)度大于120kgf/mm抗拉強(qiáng)度大于140kgf/mm2。通過(guò)提高冶金質(zhì)量、調(diào)整成分和改善熱處理工藝，這類鋼可滿足各種使用要求。馬氏體時(shí)效鋼不僅強(qiáng)度高，斷裂韌性、抗氫脆和應(yīng)力腐蝕性能也都比低合金超高強(qiáng)度鋼好，有良好的可焊性和工藝塑性，是一種綜合性能良好的鋼種，適于制作飛機(jī)起落架由于低合金高強(qiáng)度鋼對(duì)應(yīng)力集中敏感性高，電鍍易引起氫脆顯然不適合低合金高強(qiáng)度鋼的表面處理。隨著油漆技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在多采用樹(shù)脂烤漆。 合金元素與鐵和碳的作用 合金元素加入鋼中，主要與鐵形成固溶體，或者與碳形成碳化物，少量存在于夾雜物（如氧化物、氮化物、硫化物及硅酸鹽等）中，在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。它們使As點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升，從而擴(kuò)大相的存在范圍。其中Cr、Mo、W、V、Ti，Al、Si等元素超過(guò)一定含量時(shí)，A3點(diǎn)于A4點(diǎn)重合，使相區(qū)被封閉，這時(shí)合金在固態(tài)范圍內(nèi)一直處于單相a相狀態(tài)，（a）的FeCr相圖所示，它人稱為完全封閉區(qū)的元素。常用非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。Mn與碳的親合力較弱，少部分溶于滲碳體中，大部分溶于鐵素體或奧氏體中。合金碳化物MnC、CrCCr2CFeW 3