起落架用A-100鋼熱處理力學性能質量控制研究

賀亞勇，趙　勇

(中航飛機起落架有限責任公司 燎原分公司，陜西 漢中 723200)

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起落架用A-100鋼熱處理力學性能質量控制研究

賀亞勇，趙勇

(中航飛機起落架有限責任公司 燎原分公司，陜西 漢中 723200)

現代飛機起落架高壽命、高可靠性的特點促使了各種新材料特別是超高強度鋼、鈦合金等材料在起落架上的廣泛應用，其中以A-100等超高強度鋼的應用最為典型。通過大量的工藝試驗及各類數據的系統分析，研究了奧氏體化時間和回火保溫時間對A-100鋼熱處理后力學性能的影響。通過研究可知，不同奧氏體化保溫時間對力學性能有一定的影響，但影響效果并不明顯；A-100鋼隨回火時間的延長，抗拉強度、屈服強度值下降，沖擊和斷裂韌度值上升，并且A-100鋼棒料最終熱處理回火時間應≤5.5h。

起落架；超高強度鋼零件；力學性能；質量控制

國產A-100鋼自應用以來，因其具有優良的力學性能和防腐性能，后續被陸續采用，現已普遍應用；但A-100鋼在起落架上的應用仍屬于初級階段，力學性能各項指標的不穩定，在一定程度上影響了該材料的快速推廣。以往的統計數據表明，熱后力學性能合格率為70%，需要通過最終熱處理參數的調整，優化材料最終力學性能。本文主要研究奧氏體化時間及回火保溫時間對A-100鋼熱處理后力學性能的影響。

1　主要技術指標

A-100鋼的主要技術指標見表1,化學成分見表2。

表1　A-100鋼主要技術指標

表2　A-100鋼化學成分(質量分數)　(%)

2　試驗方案的制定

A-100鋼最終力學性能指標有抗拉強度、吸收能量和斷裂韌度。為減小試樣規格對試驗數據的影響，選擇的試驗試樣規格均等同于正常生產中常用規格，即標準拉伸試樣、夏比U型沖擊試樣和三點彎曲斷裂韌度試樣。試樣規格如圖1～圖3所示。

圖1　拉力試件

圖2　三點彎曲斷裂韌性試件

圖3　沖擊試件

標準規定A-100鋼的奧氏體化溫度為885 ℃，冷處理為-73 ℃，回火溫度為482 ℃，均為點值，不可調節，故只能從保溫時間摸索出發，尋找突破口。以奧氏體化保溫時間、回火保溫時間為重點，制定如下方案：1)奧氏體化保溫時間對力學性能的影響；2)回火保溫時間對力學性能的影響。試驗設備及輔助材料見表3。

表3　試驗設備及輔助材料

3　試驗過程

3.1奧氏體化保溫時間對力學性能的影響

為驗證不同奧氏體化保溫時間對力學性能的影響，分別在60、90和120min等3個保溫時間進行試驗。

熱處理制度：885 ℃，分別保溫60、90和120min，油淬+冷處理-73 ℃，75min+回火482 ℃，保溫5h。

熱處理后試驗數據見表4。繪制曲線如4和圖5所示。

表4　不同奧氏體化保溫時間試驗數據

表4數據表明，不同奧氏體化保溫時間對力學性能有一定的影響，雖然影響效果并不明顯，但仍然呈現出一定的關系。從圖4和圖5可以看出，強度隨保溫時間的延長呈下降趨勢；沖擊值、斷裂韌度隨保溫時間的延長略呈上升趨勢，但因其數據離散度較大，上升趨勢不明顯。

圖4　不同奧氏體化保溫時間對強度的影響

圖5　不同奧氏體化保溫時間對沖擊和斷裂韌度的影響

3.2回火保溫時間對力學性能的影響

3.2.1A-100鋼棒料回火保溫時間對力學性能的影響

為驗證不同回火保溫時間對力學性能的影響，分別在5、6、7、8、9和10h共6個不同保溫時間點進行試驗。

熱處理制度：885 ℃，保溫90min，油淬+冷處理-73 ℃，75min+回火482 ℃，分別保溫5、6、7、8、9和10h。

熱處理后試驗數據見表5, 曲線如圖6和圖7所示。因數據量較大，在圖中全部顯示較為困難，故以其平均值進行繪制。

表5　不同回火保溫時間試驗數據(棒料)

圖6　不同回火保溫時間對強度的影響

圖7　不同回火保溫時間對沖擊和斷裂韌度的影響

試驗結果表明，試樣經6h回火后，抗拉強度不符合標準要求。沖擊值和斷裂韌度符合要求。從圖6和圖7中曲線可以看出，抗拉強度、屈服強度和斷裂韌度受回火保溫時間的影響較大， 具體為： 1) 隨回火保溫時間的延長，強度明顯下降；2) 斷裂韌度值隨回火保溫時間的延長，呈明顯上升趨勢；3) 沖擊值受回火保溫時間影響較小。

通過上述分析可知，A-100鋼棒料最終熱處理回火時間應≤5.5h。

針對試驗中，在標準規定的回火保溫時間(5～8h)內，出現了抗拉強度<1 930MPa，對試驗設備和原材料進行了分析。經對原材料化學成分和力學性能復驗結果檢查表明，化學成分和力學性能合格，但抗拉強度偏低。

3.2.2A-100鋼鍛件回火保溫時間對力學性能的影響

因A-100鋼棒料在規范規定的回火保溫時間(5～8h)內出現抗拉強度不合格，故不能全面的反映合格強度范圍內的變化趨勢；所以，用鍛件余料加工8件各種規格試件，并分別在5、6、7和8h等4個保溫時間點進行試驗。

熱處理制度：885 ℃，保溫90min，油淬+冷處理-73 ℃，75min+回火482 ℃，分別保溫5、6、7和8h。

熱處理后試驗數據見表6，曲線如圖8和圖9所示。

表6　不同回火保溫時間試驗數據(鍛件)

圖8　不同回火保溫時間對強度的影響

圖9　不同回火保溫時間對沖擊和斷裂韌度的影響

試驗結果表明，試樣回火時間為5～8h，力學性能均合格。從圖6和圖7曲線可以看出，隨回火時間的延長，抗拉強度和屈服強度下降，吸收能量和斷裂韌度上升。

4　結語

通過大量的工藝試驗及各類數據的系統分析，尋找到影響A-100鋼的關鍵因數；摸索出熱處理參數對最終力學性能的影響趨勢，通過優化最終熱處理工藝參數和補充回火等措施的采取，保證了產品合格率達100%，實現了預期目標。通過試驗得出如下結論：1)不同奧氏體化保溫時間對力學性能有一定的影響，但影響效果并不明顯；2)A-100鋼隨回火時間的延長，抗拉強度和屈服強度下降，吸收能量和斷裂韌度上升；3)A-100鋼棒料最終熱處理回火時間應≤5.5h。

責任編輯馬彤

ResearchonQualityControloftheAircraftLandingGearA-100HeatTreatment

HEYayong,ZHAOYong

(LiaoyuanBranch,AVICAircraftLandingGearCo.,Ltd.,Hanzhong723200,China)

Modernlanding-gearofaircrafthasthecharacteristicofhighlifeandhighreliability,whichmakeseachnewmaterial,especiallyultrahighstrengthsteelsandtitaniumalloy,iswidelyusedinthelanding-gear,andtheA-100ultrahighstrengthsteelsarerepresentative.Throughthesystemicanalysisofamountofprocesstestsandallkindsofdata,austenizingtimeandtemperingandholdingtimehavesomeeffectonmechanicalpropertiesofA-100steelaftertheheattreatment.Bystudyingtheknown,differentaustenitizingandholdingtimehavetheeffect,butnotevident.TensionstrengthandyieldstrengthvaluesofA-100steelwillgodownwiththeprolongingtemperingtime,instead,impactandfracturetoughnessvalueswillgoup.AndtemperingtimeofA-100steelbarshallbenomorethan5.5h.

Landing-gear，partsmadeofultrahighstrengthsteels，mechanicalcapability，qualitycontrol

TG688

A

賀亞勇(1983-)，男，工程師，主要從事飛機起落架生產過程中熱處理工藝的應用和研究工作。

2015-12-25