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超高强度合金钢300M应用于飞机起落架

2020-05-19 10:55来源:钨华集团TUNGSTITE作者:通项公司TOSIUM网址:http://www.tosium.com/ 
文章附图

随着材料技术、锻造技术、加工技术的不断发展,使用超高强度合金钢制造大型飞机起落架主承力构件成为必然选择。目前,国外应用比较广泛的起落架用材为超高强度合金钢,如法国35NCD16、俄罗斯30ХГСН2А,美国300M等。材料强度高可以使起落架质量轻,减重一直是起落架设计所追求的重要指标。与此同时,材料要具有优良的综合性能,以保证起落架工作的可靠性。


(1)金属特性 300M超高强度合金钢是美国航空工业重要的一种中碳碳镍铬钼钢,金属成分如表1所示。


表1 材料化学成分(质量分数) (%)

元素
C
Cr
Ni
Mn
Si
Mo
V
含量
0.41-0.46
0.65-0.95
1.6-2.0
0.65-0.90
1.45-1.80
0.3-0.4
大于0.05


与其他金属相比,该金属的化学、物理和力学性能有其自己的特点,概括起来有以下几点:


1、强度高

经标准热处理油淬加回火后,钢的拉伸强度可以达到1860MPa以上,是当前使用强度最高的低合金超高强度钢。强度高可以使零件减重,提高强度一直是起落架零件设计追求的主要目标之一。美国飞机机翼重要承力构件也已采用300M钢并使用到最高强度水平。

2、横向塑性高

在材料标准中将横向断面收缩率作为主要力学性能指标是300M钢的特点,这是针对起落架零件使用的特点提出来的。

3、断裂韧性高

断裂韧性高说明抗裂纹扩展性能强。在材料选用时应当同时注重锐缺口韧性和钝缺口韧性。它们代表的物理含义不同,因而不能相互代替。

4、疲劳性能优良

300M钢的抗疲劳性能明显优于4340。这对起落架及其他飞机构件长寿命使用极为有利,也是300M钢在飞机上获得广泛应用的主要原因。

5、抗腐蚀性能好

成分中含1.5%的硅改善300M钢的抗应力腐蚀性能,与同类钢相比,其应力腐蚀性好。


300M超高强度钢因其优良的横向塑性、断裂韧度和抗疲劳性能,现已被广泛应用于航空航天高强螺栓、起落架等关键承力构件。


目前,300M钢零件通常采用锻造成形后再机械加工的方法进行成形,材料利用率较低,同时,其较大的变形抗力,限制了300M钢在大型复杂零部件中的应用。激光立体成形技术不仅能够实现大尺寸、高性能、复杂金属零件的无模具、快速、全致密近净成形,还可用于大型复杂构件的高性能修复,在300M钢复杂零件成形制造与修复中具有重要应用前景。