飛機高強度鋼件的強化及表面處理工藝研究-資料下載頁

　　

【正文】 理單元較大而斷面起伏較小。與其韌性相對較低有關。斷口的形貌表明斷裂情形與其抗拉強度、延伸率是一致的。（a）820+180回火 (b) 860+200回火 (c) 900+240回火 拉伸斷口的掃描電鏡形貌（x700） 典型工藝方案比較及優化方案選擇工藝A：820加熱油淬+180回火組織中含有少量的未轉變的鐵素體（鋼的Ms約為295，AC=771，AC=818）如圖19（a）所示，抗拉強度低，韌性較好，硬度稍顯不足。工藝B：860油淬+200回火即有較高硬度又有較好抗沖擊能力，具有較好綜合機械性能，滿足了起落架的性能要求。工藝C：900油淬+240回火回火馬氏體針相對粗大，故其抗拉強度、硬度較高、而韌性有所不足，因而易于發生發紋或裂紋。等溫熱處理：920加熱1小時，爐冷至700保溫4小時，爐冷。最終熱處理用920加熱，然后在帶機械攪拌的硝石槽中等溫，出槽后熱水洗。40CrMnSiMoV鋼在190等溫60分淬火，19016h + 2604h回火和300等溫30min淬火、19016h回火后的強度、塑性、沖擊韌性（室溫、低溫）、斷裂韌性、多沖疲勞壽命、周期強度， 可見，經300等溫淬火后，鋼的強度可達到超高強度水平。但，尤其是低于190等溫淬火者，這是貝氏體組織的強度特點，最近的研究結果表明，該鋼經300和190等溫淬火后，在循環應力（應變）作用下，前者表現出明顯的循環硬化特性， 40CrMnSiMoV鋼等溫淬火后的力學性能熱處理工藝MPaMPa%%190淬火+19016h+2604h回火20271689300淬火+19016h回火18611175(Mpa)及J/cmcMPa/ cmN次70J/cmN次 24271544706476500411045243417219196415000521121而后者表現出明顯的循環軟化特性，以致前者的循環應力－應變曲線反高于后者，并在N＞10壽命范圍內具有較長的應變疲勞壽命。除，外，300等溫淬火后鋼的其它各項性能指標均不同程度地優于190等溫淬火者。前者缺口敏感性低，其缺口抗拉強度反高于后者，室溫值高出20J/cm,也較高，多沖疲勞壽命N的優越性最為明顯。從斷口上，也看到了兩種工藝之間的差異。盡管二者都表現為準解離+韌窩型斷口，（a）中可以看到較多的韌窩和韌窩帶，這說明它在斷裂過程中發生了較大的塑性變形，從而消耗了較多的能量。（疲勞區），也可以看出，（a）中的多沖疲勞條帶窄且起伏大，（b）中的疲勞條帶較寬，整個斷面也較平滑。這說明前者的疲勞裂紋尖端較鈍，擴展緩慢。該鋼的M點是260。在190等溫淬火，得到的是以板條馬氏體為主的組織（ a），此外，還有少量的下貝氏體（）和孿晶馬氏體（），以及少量島狀組織。（a）300淬火回火 （b）190淬火回火 斷裂韌性試樣斷口1000 （二者復型部位相同）1000 320等溫淬火后，得到以貝氏體為主、加少量馬氏體和（M－A）島組織，其中有下貝氏體，也有上貝氏體，但它們都不是典型的上，下貝氏體，而是由貝氏體鐵素體板條和板條間的殘余奧氏體（A）組成的（）。類似這種形態的貝氏體在其它許多含Si鋼中都有出現。在典型的貝氏體中，特別是在典型的上貝氏體中，粗大的碳化物呈方向性地分布在鐵素體板條間，因此在碳化物與鐵素體的界面處易于萌生裂紋，進而誘發解理裂紋，導致解理斷裂。所以，當組織中出現典型的上貝氏體時，鋼的強韌性較差。 光學金相組織800 190淬火回火后的組織 300等溫淬火后，貝氏體中的Ar 但是，40CrMnSiMoVA鋼320等溫淬火得到的上、下貝氏體混合組織，卻能在保持超高強度的同時，具有相當好的韌性，并且具有好的疲勞性能。其原因，乃是由于在這種貝氏體中板條間沒有碳化物，而是存在著殘余奧氏體薄膜，而這些A膜對提高鋼的韌性是有利的。 當裂紋在基體中擴展遇到殘余奧氏體時，由于裂紋尖端處應力集中超過A的屈服極限，A發生塑性變形，使裂紋尖端鈍化，這時裂紋或者穿過A繼續擴展，或者避開而改變到阻力較小的基體內進行，這兩種方式都將使斷裂能增加。A也可能在裂紋前沿因應變誘發而轉變成馬氏體，這時同樣要消耗較多的能量。由此可見，貝氏體鐵素體板條間A的有助于改善鋼的韌性。 ，組織中的A量與相應的kc值。從圖中可以看出一個趨勢，即隨A量增多，kc升高。 ，可以看到許多排列成束狀的撕裂棱，這些撕裂棱似乎與組織中的板條束有一定的對應關系，因此它們很像是貝氏體鐵素體板條間A的撕裂痕跡。如果確實如此，就表明是以撕裂的形式斷裂，消耗較多的能量，從而使提高。 板條間A膜的存在，并不明顯地降低鋼的強度，特別是。所以，300C等溫淬火獲得的貝氏體組織，具有良好的強韌性配合，并因此而具有優良的疲勞性能。 40CrMnSiMoV鋼30030淬火+19016h回火獲得的以貝氏體（貝氏體鐵素體+殘余奧氏體）為主的組織，比19060淬火+19016h+2604h回火獲得的以板條馬氏體為主的組織，除較低外，缺口抗拉強度多沖疲勞壽命、周期強度等性能均有不同程度的提高，其中值高出近20J。5涂漆前的磷化處理很久以前，人們便發現磷化膜對鐵類金屬的防護性能。不過，如果不加后處理，磷化膜的防護性能是有限的。因此，通常金屬表面經磷化處理后，還需根據實際使用情況進行鈍化處理、涂油或涂漆以滿足防蝕的要求。任何涂漆金屬制品的使用壽命，主要決定與油漆涂層笨的耐久性能和漆膜與制品表面的黏附性能。漆膜的主要作用是防止基體金屬在其使用環境發生腐蝕。為了達到這個目標，制備金屬表面的方法應能降低表面的活性，從而防止在漆膜與金屬界面的膜下腐蝕。磷化膜用作漆底層可提高漆膜的黏附性能，提高漆膜的耐潮濕和耐侵水性能，可以基本上阻止可能發生的腐蝕擴散。金屬表面的金屬或非金屬腹膜損壞之后，便會暴露出基體金屬。由于基體金屬的導電性和覆膜與基體之間的毛細管作用，在覆膜損壞的地方便構成微電池，基體便從這里開始腐蝕并向四面八方擴散出去。覆膜與基體之間的毛細管吸引電解液至覆膜下面，由此產生的膜下腐蝕導致覆膜氣泡。金屬表面磷化處理后的腐蝕過程便會被限制在覆膜損壞的地方，因為金屬基體的其余部分為非導體的磷化膜所絕緣。磷化膜還與基體金屬牢固的粘結在一起，因而可以防止電解液向水平方向擴散，從而抑制膜下腐蝕。在某些情況下，磷化后涂漆所得的復合膜的防護性能比金屬覆膜還好。從表中所列數據可以看出磷化膜對提高漆膜防蝕性能。的重要作用。 用不同覆膜保護的鋼試樣的防蝕性能保護膜在3%NaCl溶液中首先出現腐蝕的時間（h）保護膜在3%NaCl溶液中首先出現腐蝕的時間 （h）無覆膜磷化膜鍍 鎳鍍 鉻10～1323～24磷化膜加石蠟兩層烤漆磷化膜加一層烤漆6070500小時試驗無腐蝕 不同覆膜保護的鋼試樣的防蝕性能保護膜在3%NaCl溶液中首先出現腐蝕的時間（h）保護膜在3%NaCl溶液中首先出現腐蝕的時間（h）無紅丹底漆鍍 鎳磷化加油1306100磷化加硝基清漆合成樹脂漆磷化加合成樹脂漆12510537磷化工藝：除油除銹→水洗→磷化→水洗→磷化后處理。6 涂裝高強度鋼的涂裝所采用的油漆主要有一下幾種：1）丙烯酸漆的特性① 漆膜干燥迅速，其實際干燥速度與硝基漆相似而快于過氯乙烯漆。② 有良好的附著力和機械性能。③ 漆膜光澤性好，且保光，保色，經久不變。④ 有極好的耐氣候性。⑤ 具有優良的抗化學品性能，并耐水、耐高溫、耐紫外線等。2）G042過氯乙烯漆，漆膜干燥快，具有極好的大氣穩定性，能經受陽光、潮濕、溫度的變化及冰雹的沖擊，同時還具有一定的硬度和彈性及對燃料油的穩定性，防燃燒性等。3）T041脂膠磁漆干性良好，干后漆膜堅韌，顏色鮮艷，耐水性強，附著力好，有一定的耐氣候性。經比對選用熱塑性丙烯酸漆。其漆干燥迅速，一般在常溫干燥即可，是一種優良的揮發性漆，若經100C左右烘烤1~2小時，其性能可進一步提高。結論低合金超高強度鋼具有高的強韌化性能，是飛機上主要承力構件（如飛機起落架、大梁等）所用的重要材料。用該類鋼制成的構件經淬火低溫回火或等溫淬火后具有良好的韌性和高的強度，尤其是經淬火低溫回火后強度更高而采用等溫淬火可獲的高的強度的同時獲得更好的韌性并且變形小，處理后的精度高，由此可見對高強度鋼構件進行上述熱處理可充分發揮材料的性能潛力。經熱處理后還須進行磷化處理及油漆涂裝以提高其表面耐蝕性，以滿足使用的要求。研究表明，超高強度鋼還具有較大的應力敏感性和氫脆傾向，因此其表面保護不能采用鍍鋅鍍鉻等鍍層保護，必須采用磷化處理及油漆保護方能取得良好的效果。二次硬化超高強度鋼具有極高的強度和良好的強韌性匹配，還具有極好的焊接性能等特點，是超高強度鋼中的佼佼者。因此，我國的發展重點應是大力開發經濟型二次硬化超高強度鋼，以滿足飛機承力部件、坦克和裝甲車輛的結構件等研制的需求，這對兵器裝備和航空工業的發展、研制水平的提升都有十分重要的作用。致 謝本論文是在我的導師劉萬福副教授的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴謹的科學態度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，劉老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。劉教授不僅在學業上給我以精心指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷，在此謹向劉老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學四年生活的05機電2班的同學們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。特別感謝楊漢嵩老師，張保豐老師和趙奎，丁丹丹同學他們對我的課題做了不少工作，給予我不少的幫助。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！參考文獻許昌淦.《合金鋼與高溫合金》 北京航空航天大學出版社，1993劉萬福，李建霞編.《航空工程材料》 空軍第一航空學院，1995鄭明新主編.《工程材料》 清華大學出版社，1991命寶羅，王玉林主編.《合金鋼與高溫合金》 北京：國防工業出版社，1981陸漱逸，王玉林主編.《工程材料學》 北京：航空工業出版社，1981雷作鍼，胡夢珍編譯.《金屬的磷化處理》 機械工業出版社，1992 GY Laietal,Enhancement of Fracture Toughness by Ar ,1975,11Chen Daming et al, proceeding of the Internationl Symposium on Microstructure and Mechenical behaviour of materials,xi an,1985,11東北化工學院.《鋼的熱處理》 北京：冶金工業出版社，1981全國熱處理標準化技術委員會編.《金屬熱處理標準應用手冊》 北京：機械工業出版社，19971呂廣庶，張遠明.《工程材料及成形技術基礎》 高等教育出版社，20051呂廣庶，張遠明.《表面處理工業手冊》 上海：上海科技出版社，1991