滚压量对300M钢螺栓退刀槽表面完整性的影响

滚压加工是螺栓表面强化的主要方法,但关于滚压参数对高强度钢螺栓表面质量的影响规律研究鲜有报道。为了研究滚压量对300M钢螺栓退刀槽表面完整性的影响,使用zygo表面粗糙度轮廓仪、超景深显微镜、显微硬度计、X射线应力衍射仪、扫描电镜等设备,对滚压后螺栓退刀槽表面粗糙度、表面形貌、显微硬度、残余应力、表层显微组织等进行检测。结果表明:随着滚压量的增大,表面粗糙度先减小后增大,当滚压量为0.08 mm时,表面粗糙度Sa达到最小值0.058μm,相比滚压前减小75%;螺栓退刀槽表层晶粒明显细化,并形成高密度位错,滚压量为0.11 mm时塑性变形层深最大达166μm;塑性变形使螺栓表层显微硬度显著增加,最大值为660 HV,相比基体硬度提高16%,形成280~400μm的硬化层;滚压加工给螺栓表面引入较大的残余压应力,且随滚压量增加逐渐增大,残余压应力最大达848.4MPa。研究结果补充了300M高强钢螺栓退刀槽滚压表面完整性数据,可应用于工艺人员对民机、军机等螺栓断裂原因分析、疲劳寿命预测及螺栓滚压加工参数优选。

飞机起落架用300M超高强度钢的表面脱碳行为研究

300M超高强度钢具有优异的综合性能,被广泛应用于飞机起落架系统中各种重要承力锻件的制造。在热加工生产流程中,长时间高温加热和热处理,材料不可避免会发生脱碳现象,脱碳会显著恶化钢质锻件表面的微观组织和力学性能,是飞机起落架零件上不允许出现的一种材料缺陷。通过箱式电阻炉等温加热实验,利用金相法,研究了保温时间、加热温度和热处理工艺等工艺参数对300M超高强度钢脱碳行为的影响。结果表明:当加热温度为1160℃时,在0.5~2 h保温时间范围内,300M超高强度钢的脱碳层深度随着保温时间的延长而增大,但是脱碳层深度增长趋势随着保温时间的增加而变缓;当保温时间为2 h时,在800~1200℃加热温度范围内,脱碳层深度随着加热温度升高先增大后减小,当1100℃时脱碳层深度最大;不同热处理工艺下,不做热处理时300M超高强度钢的表面脱碳深度最小,而加热温度最高的正回火+淬回火热处理工艺的脱碳层深度最大。

300M钢回火工艺对组织性能的影响

以特种车辆传动轴用300M钢材料为研究对象,通过调整回火温度,在200~350℃内以50℃为间隔调整回火温度分别进行一次回火和二次回火处理,对热处理后的试样进行金相组织、硬度、拉伸、冲击性能检测以及旋转弯曲疲劳试验,得出相应性能随热处理参数的变化规律,优选热处理工艺参数,为生产实践提供理论依据和数据支撑。

商用飞机起落架用单真空300M钢疲劳性能控制现状及展望

根据国内商用飞机起落架用300M钢研究和生产现状,介绍了国内单真空300M钢生产工艺以及疲劳性能控制现状,分析了国产单真空300M钢疲劳强度与抗拉强度、断裂韧性的对应关系,以及疲劳起裂过程中非金属夹杂物种类、喷丸强化作用等,展望了国内商用起落架300M钢未来市场潜力及大尺寸、高性能的绿色发展方向。通过研制攻关,国内形成了商用飞机起落架300M钢单真空冶炼技术,抚顺特钢和宝武特冶已建立了单真空300M钢生产体系且具备批量供货能力。研制生产过程中还需重点关注材料的批次稳定性、纯净度及疲劳性能,加强生产过程控制,持续优化熔炼和锻造工艺,降低能耗及成本,积累数据并完善材料标准体系,同时研制Φ1080 mm及更大锭型的单真空300M钢,在质量、标准、成本及认证等方面与国际全面接轨。

激光喷丸搭接率对300M钢组织和性能的影响

对300M钢进行不同搭接率的激光喷丸处理,借助扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪及三维表面形貌仪等研究了不同激光喷丸搭接率下300M钢组织和性能的变化规律。结果表明:激光喷丸使300M钢表层形成了梯度纳米结构,表层针状回火马氏体破碎形成纳米晶,局部区域产生非晶化转变,亚表层组织产生一定塑性变形,形成大量的位错及孪晶等晶体缺陷,芯部仍保留着针状回火马氏体结构。由于激光光斑能量固有的空间高斯分布特征,300M钢表面发生物质流动形成冲击凹坑,并产生大量的表面微裂纹。随搭接率的增加,激光喷丸300M钢的表面粗糙度降低,表层强化区域增加,表层晶粒尺寸减小。激光喷丸处理提高了300M钢的强度和塑性,且表层断口形貌特征向韧-脆混合型断裂转变。

300M钢真空热处理工艺模拟研究

利用有限元软件模拟了300M钢的热处理工艺过程,主要是研究工件在保温过程和气淬过程中的温度场、流场、应变场和应力场的变化情况,为工艺试验关键参数的调整和热处理炉的结构优化提供理论支撑。结果表明,气淬冷却时圆棒的直径越大,各部位的温度场、应力场和应变场越不均匀,直径70 mm圆棒的温度场、应力场与应变场变化最大,直径30 mm圆棒的温度场、应力场与应变场则比较均匀,流场结果显示在通风筒处的流速最大。

激光熔覆XF-G01粉末制备300M钢连接试板的组织与性能研究

采用激光熔覆XF-G01粉末制备了填充X型坡口的300M钢连接试板,使用光学显微镜、显微硬度仪、扫描电镜、能谱仪观察与测定了连接试板截面的组织、显微硬度、微区化学成分,并对比分析了连接试板与300M钢母材的力学性能。结果表明:连接试板截面靠近基体的熔覆层为快冷胞状晶组织,基体为板条马氏体及少量贝氏体组织。熔覆层区域显微硬度约400 HV,但靠近基体的宽约0.3 mm的熔覆层区域出现了明显的成分梯度,导致其显微硬度增加至595 HV。热影响区宽度约0.2 mm,硬度约695 HV,母材区域显微硬度约705 HV。在熔覆层与基体界面位置由于成分梯度的存在,熔覆层与基体材料的力学性能能较好地匹配,使连接试板有较好的强度、韧性匹配。连接试板平均抗拉强度为1600 MPa,平均冲击韧性达到81 J/cm^(2),平均疲劳循环周次达到42 904,除抗拉强度略低于300M钢试样外,冲击韧性与疲劳性能均有所提高。

基于数值模拟的300M钢摇臂模锻件锻造工艺研究

以300M钢摇臂模锻件为研究对象,针对原自由锻工艺材料利用率低、加工量大等问题,将自由锻工艺调整为模锻工艺;并采用数值模拟技术研究了模锻成形速度场、温度场、应力应变场的分布规律及变化等,通过生产验证,锻件成形效果良好,工艺稳定性得到有效保证。

飞机起落架用300M超高强钢发展及研究现状

简略综述了国内外飞机起落架用材的发展历程,重点介绍了目前国内外广为应用的飞机起落架用材300M钢(4OCrNi2Si2MoVA).分析了各合金元素对300M钢材料机械性能的影响;介绍了300M钢材料的真空热处理方法及优越性;分析了300M钢的切削加工特点及切削加工工艺,重点介绍了车、铣、镗、磨加工工艺;概述了300M钢的国内外研究热点问题及取得的研究成果;指出了300M钢的切削加工研究方向.

喷丸材料及粒径对300M钢原始表面粗糙度的影响

过去的研究忽视了零件表面原始粗糙度对喷丸后形成的粗糙度的重大影响,而表面粗糙度又是考核喷丸质量的重要指标。采用车削、精车削和磨削3种加工方式在300M钢表面形成3种粗糙度,采用不同喷丸工艺,测定了300M钢喷丸前后的表面粗糙度,观察了材料表面形貌,研究了喷丸对300M钢表面粗糙度的影响。结果显示,铸钢弹丸对材料表面形貌影响最显著,0.6 mm铸钢弹丸喷丸对降低车削表面粗糙度有利,Ra降低到1.5μm;0.30 mm陶瓷弹丸喷丸对降低精车削和磨削表面粗糙度有利。

提高Ni含量对300M钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM、X射线衍射和力学性能测试等方法,对比研究了不同Ni含量的300M钢的力学性能、显微组织和断口形貌,研究了Ni含量对300M钢显微组织和性能的影响。结果表明,随Ni含量的增加,300M钢回火后强度下降,冲击韧性提高,残余奥氏体含量增多;断裂韧性KIC在Ni含量为3%时达到最大值;Ni含量变化对马氏体板条尺寸及ε-碳化物和夹杂物的成分。

喷丸强化与表面完整性对300M钢疲劳性能的影响

为提高300M超高强度钢疲劳抗力,研究了喷丸强度、喷丸覆盖率及表面完整性对300M钢疲劳性能的影响规律,利用X射线衍射仪、表面轮廓仪、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计等,测试和分析了喷丸强化对300M钢表面残余应力场、表面粗糙度、表面损伤及表面加工硬化的影响规律,探讨了喷丸强化对300M钢疲劳抗力的作用机制。结果表明:喷丸强化改善300M钢的疲劳抗力的效果与喷丸强度、喷丸覆盖率之间的关系不是单调变化规律,并非喷丸强度或喷丸覆盖率越高强化效果越好,而是存在较佳的喷丸强化参数范围,此条件下表面完整性高,疲劳抗力亦高。在喷丸强化工艺参数选取时,不宜盲目地追求过高的喷丸强度或喷丸覆盖率,而忽视金属材料的表面完整性。

300M超高强度钢板条马氏体的晶体学研究

电子衍射和晶体学测量证实,300M超高强度钢板条马氏体的惯习面为{335}_A型,与奥氏体的位向关系偏离K-S关系2.5°,为G—T关系,相邻板条间绕其公共面{110}_M法线相对旋转约60°,形成板条间不同的位向关系,包括近似{112}_M孪晶关系。

300M钢动态再结晶动力学

基于等温恒应变速率压缩实验,对300M钢在变形温度为850℃～1180℃、应变速率为0.01s-1～10s-1条件下的热变形行为,及其动态再结晶动力学行为进行研究。结果表明,当ln Z>33.37时,300M钢应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型,热变形过程发生两轮动态再结晶;当ln Z<33.37时,300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型,热变形过程仅发生一轮动态再结晶。根据压缩实验结果,分别构建300M钢第一轮动态再结晶和第二轮动态再结晶的峰值应变、临界应变、平均晶粒尺寸和体积分数动力学模型。

300M高强钢亚动态再结晶行为

为研究300M高强钢的亚动态再结晶行为,采用Gleeble-3800型热模拟试验机对300M高强钢在变形温度900~1150℃、应变速率0.001~10 s-1,道次间隔保温时间1~60 s进行双道次热压缩试验。结果表明:变形温度越高、应变速率越大、道次间隔保温时间越长,亚动态再结晶百分数越大。基于试验结果建立了300M高强钢的亚动态再结晶动力学模型,并通过单道次压缩试验验证了模型的正确性。

300M钢的热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机在1123～1423 K、以0.01～10 s-1的应变速率,对300M钢进行了高温轴向压缩变形试验,并对不同变形条件下300M钢的金相组织进行了观察分析。结果表明:300M钢的高温流变曲线类型可分为动态回复型和动态再结晶型两种,随着变形温度的降低和变形速率的增加,300M钢的高温流变曲线逐渐由动态再结晶型向动态回复型转变。流变应力和峰值应变随变形温度的升高和应变速率的降低而减小;实验钢在真应变为1.2、应变速率为0.01～10 s-1的条件下,随变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高。当变形速率为10 s-1时,其变形温度高于1423 K,才会发生完全动态再结晶;测得300M钢的热变形激活能为391.51 kJ/mol,并建立了300M钢的热变形方程以及动态再结晶条件下峰值应变εp与Zener-Hollomon因子的定量关系。

热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响

采用SEM、TEM等方法研究了不同回火温度对300M超高强度钢的显微组织和力学性能的影响。结果表明,300M钢经870℃淬火后,在290～320℃范围内回火,显微组织为板条马氏体、下贝氏体和残留奥氏体组成。随着回火温度的升高,板条马氏体宽度由260 nm增加到437 nm,位错密度减小,下贝氏体含量增多;合金的抗拉强度有所下降,韧性呈上升趋势,而屈服强度、伸长率和断面收缩率变化较小。当回火温度为300℃时,强度、塑性和韧性达到一个最佳匹配,合金具有最优的综合力学性能。

300M钢激光熔覆316L不锈钢修复层组织及性能研究

通过对300M钢表面激光熔覆316L不锈钢修复的实验研究,探究激光熔覆修复层的组织及性能,本文在前期实验的基础上,选用316L不锈钢粉末作为熔覆材料,开展变功率激光熔覆对比实验研究。采用金相分析、EDS分析、XRD分析、电化学分析的方法,研究了不同激光功率对熔覆层宏/微观组织、显微硬度和耐蚀性能的影响。结果表明:当激光功率为1.5 kW时,在300M钢基体上熔覆得到质量最优的316L不锈钢熔覆层;熔覆层与基体呈冶金结合,底部为平面晶组织,中下部是胞状晶/柱状晶,中上部是树枝晶/等轴晶,表层主要是等轴晶组织;激光功率为1.5 kW时,熔覆层硬度为基体硬度的2.5~3倍,更加适合具有摩擦及冲击的实际工况,且熔覆层腐蚀电位最低,为-462.65 mV,自腐蚀电流最小,为3.63×10^(-3) mA,因而其耐蚀性能最好;不同激光功率熔覆层的阻抗大小排序为:1.5 kW>2.0 kW>1.0 kW。

超大规格300M钢棒超声波探伤及缺陷分析

对Φ450 mm规格的300M钢棒材进行了超声波探伤,采用2.5 MHz软膜探头可以保证探伤的灵敏度并降低噪声水平。通过宏观、显微观察和能谱分析等手段对探伤缺陷进行了分析。结果表明:探伤缺陷处存在氧化铝、氧化镁和氧化钙复合夹杂物,单个夹杂物最大尺寸可达100μm。该缺陷属于熔炼过程中引入的外来夹杂物,对材料性能有不利的影响。

高强度喷丸对300M钢抗疲劳性能的影响

采用喷丸强度分别为0.424mm和0.576mm的两种工艺对300M钢进行高强度喷丸强化,从表面完整性、残余应力场、显微硬度及抗疲劳性能等方面研究了高强度喷丸对300M钢的强化效果。结果表明:喷丸强化处理后,300M钢试样喷丸面均被弹坑完全覆盖,表面粗糙度显著提高;喷丸后试样表层形成较高的残余压应力场,表面显微硬度得到提高;喷丸后试样疲劳寿命比喷丸强化前的有小幅提高,较高的表面粗糙度造成的应力集中以及微裂纹的产生是其疲劳寿命没有明显提高的主要原因。