固体火箭发动机T250钢壳体热校形工艺技术研究

介绍了固体火箭发动机T250钢壳体用板焊旋压工艺成形时,旋压毛坯冷校形存在的问题。提出了旋压毛坯用热校形的工艺思想,并对其可行性进行了理论分析与研究,经试验验证了该工艺方法的可行性。

T250钢卷焊旋压毛坯热校形应力现象分析

T250马氏体时效钢具有高强度、高硬度的特点,其卷焊旋压毛坯冷校形存在裂纹及尺寸精度差问题,提出了热校形的解决思路。通过试验发现,T250钢热校形存在应力现象,导致热校形后毛坯尺寸、圆度及直线度较差,对此现象进行了分析,提出了解决方法,对后续T250钢热校形技术研究提供参考借鉴。

基于应力松弛原理的T250钢薄壁壳体热校形工艺研究

针对某火箭发动机T250钢薄壁壳体在加工过程中出现的变形问题,统计分析了影响变形的主要因素,结合壳体工艺过程和材料性能特点提出了热校形方案。基于应力松弛原理研究了壳体热校形方法,总结了外压式热校形规律,并应用到实际生产中,有效解决了T250钢薄壁壳体变形问题。

T250钢筒形件错距正旋工艺研究

采用旋压成型T250马氏体时效钢双台阶筒形件,分析了材料特殊性和产品结构特点,确定采用错距正向旋压加工。通过合理设计旋压工装和旋压毛坯,经过旋压工艺试验,生产出满足要求的产品,得出T250马氏体时效钢多旋程旋压筒体最终道次缩径量比一次旋压成型筒体的缩径量小,为使用相同材料的同类件的旋压提供参考。

不同热处理制度对T250钢性能的影响

在不同的固溶温度、时效温度和时效时间的条件下,对真空感应＋真空自耗重熔冶炼的T250钢进行热处理,研究不同热处理制度对其性能的影响。结果显示：在750-975℃不同的固溶温度下,固溶温度的变化对T250钢性能的影响很小;在450-570℃不同的时效温度下,T250钢的抗拉强度、屈服强度、冲击韧性和断裂韧性受到时效温度的显著影响,时效温度的变化对T250钢其他性能指标影响不大;时效时间大于5 h后,延长时效时间对T250马氏体时效钢性能的影响很小,T250钢在时效时间5 h时具有最佳的力学性能。

T250钢离子渗氮后的组织和性能

对固溶态的T250钢进行不同渗氮时间和渗氮温度的离子渗氮试验。采用金相分析、硬度试验、XRD测定了渗氮层的深度、硬度、显微组织和物相。试验表明,T250钢渗氮后表面硬度大于900 HV0.3,基体硬度在500 HV0.3左右。渗层中的扩散层与基体边界明显。T250钢的渗氮温度与时效温度相近,可以在渗氮过程中实现材料的时效强化。

T250马氏体时效钢旋压薄壁圆筒变形

通过金相、透射电镜、XRD分析及应力测试,对T250马氏体时效钢旋压薄壁圆筒时效后的变形进行研究。结果表明时效后板条马氏体的基体中弥散析出强化相,位错密度下降,残余应力有所消除,同时有少量逆变奥氏体生成。时效引起的应力消除是薄壁圆筒径缩的主要原因,位错密度的下降,逆变奥氏体及析出相也对变形有明显影响。

焊接及热处理对T250马氏体时效钢薄壁旋压圆筒性能的影响

采用脉冲TIG焊对T250马氏体时效钢薄壁旋压圆筒进行焊接,通过优化焊接工艺参数,得到了外观成形良好,内部缺陷达到QJ175—93 0级标准要求的焊缝。在焊前和焊后对T250马氏体时效钢薄壁旋压圆筒进行了热处理,研究了热处理对焊接接头金相组织、显微硬度、角变形和力学性能的影响。结果表明:时效处理后,焊缝金属枝晶晶界中存在逆转变奥氏体组织,显微硬度低于母材;熔合线附近焊接热影响区晶粒长大,最大处晶粒约为基材的6倍;焊前时效处理大幅度减小了焊接接头角变形;在焊后对试样进行500℃时效处理的情况下,焊前时效处理使焊接接头抗拉强度和弯曲角都有所提高;焊前对旋压圆筒进行500℃时效处理,焊后进行500℃时效处理,得到了最佳焊缝强韧性匹配。

T250马氏体时效钢的研究现状及应用

从T250马氏体时效钢的发展和应用状况入手,分析合金元素对材料制造及工艺性能的影响,根据该材料热处理后的组织、性能及强化机理,提出了T250马氏体时效钢在工艺稳定和广泛应用技术方面的发展方向。

T250马氏体时效钢激光焊接-时效处理接头的强韧性

对T250马氏体时效钢进行光纤激光焊接和时效处理,研究了焊前时效和焊后时效条件下接头的强韧性并分析了原因.结果表明,焊前时效处理接头的强韧性较差,抗拉强度为时效态母材的62%,静力韧度为28%;焊后时效处理的接头的强韧性较好,抗拉强度达到了时效态母材的98%,静力韧度达到了71%.焊缝区是影响焊接-时效处理接头强韧性的关键区域,焊缝中弥散析出的Ni3(Ti,Mo)颗粒相是焊后时效处理的接头强韧性优于焊前时效处理的接头的根本原因.Ni3(Ti,Mo)析出相对接头的抗拉强度和弹性变形阶段的静力韧度有利,对接头塑性变形阶段的静力韧度有双重影响.晶界逆转变奥氏体对接头的抗拉强度和弹性变形阶段的静力韧度影响不大,但对接头塑性变形阶段的静力韧度不利.

T250马氏体时效钢旋压时效后的组织和力学性能

通过金相、透射电镜及力学性能测试,研究了时效温度和保温时间对T250马氏体时效钢旋压后组织和性能的影响。对不同加热温度和保温时间下时效处理的组织、性能研究表明,T250马氏体时效钢旋压后固溶并在510℃×3 h时效可以获得强度和塑性较高的力学性能,其抗拉强度及伸长率均可满足技术要求。

电子束扫描焊接与焊缝凝固组织及性能的关系

电子束扫描焊接作为一种细化晶粒的焊接方法,对于不同的材料,有不同的细化效果。采用T-250马氏体时效钢为试验材料,初步研究了电子束扫描焊接对焊缝凝固组织、元素偏析及其对焊接接头强度和缺口冲击韧度的影响。并分析了电子束扫描焊接对断口形貌的影响。结果表明,采用电子束扫描焊接后,焊缝凝固组织细化、元素偏析降低;焊接接头强度和缺口冲击韧度提高。