【正文】 C等，比合金滲碳體的穩(wěn)定性更高，而特殊碳化物MoW2c、Vc、TiC等的穩(wěn)定性最高?？s小相區(qū)元素均縮小鐵碳相圖中奧氏體存在的區(qū)域，其中完全封閉區(qū)的元素（例如Cr、Ti、Si等）超過(guò)一定含量后，可使鋼在包括室溫在內(nèi)的廣大溫度范圍內(nèi)獲得單相鐵素體組織，例如lCrl7Ti高鉻鐵素體不銹鋼等。（b）所示，幾乎所有合金元素都使共析點(diǎn)碳含量降低；共晶點(diǎn)也有類(lèi)似的規(guī)律，尤以強(qiáng)碳化物形成元素的作用最強(qiáng)烈。 合金元素影響加熱時(shí)奧氏體形成的速度和奧氏體晶粒的大小。Al、Si、Mn等合金元素對(duì)奧氏體形成速度影響不大。Al在鋼中易形成高熔點(diǎn)Aln、Al2O3細(xì)質(zhì)點(diǎn)，也強(qiáng)烈阻止晶粒長(zhǎng)大。由于錳鋼有較強(qiáng)的熱傾向，其加熱溫度不應(yīng)過(guò)高，保溫時(shí)間應(yīng)較短。微量硼（%）即能明顯提高淬透性，但其作用不穩(wěn)定。別外，兩種或多種合金元素的同時(shí)加入對(duì)淬透性的影響，比單元素的影響總和還強(qiáng)得多，例如鉻錳、鉻鎳鋼等。Ms、Mf點(diǎn)的下降，使鋼中殘余奧氏體量增多（），許多高碳高合金鋼中的殘余奧氏體量可高達(dá)3040%以上。使得合金鋼在相同溫度下回火時(shí)，比同樣碳含量的碳鋼具有更高的硬度和強(qiáng)度（對(duì)工具鋼和耐熱鋼特別重要），或者在保證相同強(qiáng)度的條件下，可在更高的溫度下回火，而使韌性更好些（對(duì)結(jié)構(gòu)很重要）。當(dāng)回火溫度低于約450℃時(shí)，鋼中析出滲碳體；在450℃以上滲碳體溶解，鋼中開(kāi)始沉淀出彌散穩(wěn)定的難熔碳化物M02C、W2C、VC，使硬度重新升高，而在550℃左右沉淀過(guò)程完成時(shí)，硬度達(dá)到峰值。250400℃間的第一類(lèi)回火脆性，是由相變機(jī)制本身決定的，無(wú)法消除，只能避開(kāi)，但加入13%硅，可使其溫區(qū)移向較高溫度。強(qiáng)度一般指對(duì)塑性變形的抗力。此應(yīng)力場(chǎng)與運(yùn)動(dòng)位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生交互作用，使位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)受阻。其中C、N的強(qiáng)化效果最大；P的強(qiáng)化效果也很顯著，但它增大鋼的冷脆性；一般以Mn、Si等為強(qiáng)化元素較適宜。強(qiáng)化量 與晶粒度有以下關(guān)系：=K式中d代表晶粒的直勁；Kg是與晶粒尺寸無(wú)關(guān)的比例系數(shù)。 合金元素對(duì)鐵素體屈服強(qiáng)度的影響。當(dāng)粒子間距或粒子直徑很小時(shí)，位錯(cuò)切割粒子而通過(guò)[（a）]，強(qiáng)化效應(yīng)隨粒子間距的增大而增強(qiáng)；但當(dāng)粒子間距大于某臨界值時(shí)（例如一般工業(yè)合金的情況），位錯(cuò)則繞過(guò)粒[（b）]，其強(qiáng)化量與粒子間距成反比，即粒子愈大，強(qiáng)化量 愈小： =式中 代表粒子間距：Kp是比例系數(shù)。一種是依靠熱處理從過(guò)飽和固溶體中沉淀析出第二相（稱(chēng)為析出強(qiáng)化或沉淀硬化）；另一種是利用機(jī)械、化學(xué)等方法引入極細(xì)的第二相粒子（物為分散硬化）。位錯(cuò)所造成的強(qiáng)化量 與金屬中的位錯(cuò)密度的平方根成比例：=式中P代表位錯(cuò)密度；Kd是比例系數(shù)。合金中的相變，特別是低溫下伴隨有容積變化的相變，如馬氏體相變等，都會(huì)造成大量的位錯(cuò)，也能使合金顯著強(qiáng)化。馬氏體中溶有過(guò)飽和碳和合金元素，產(chǎn)生很強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效應(yīng)：馬氏體形成時(shí)產(chǎn)生高密度位錯(cuò)，位錯(cuò)強(qiáng)化效應(yīng)很大；奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時(shí)，形成許多極細(xì)小的、取向不同的馬氏體束，產(chǎn)生細(xì)晶強(qiáng)化效應(yīng)。由此可知，馬氏體強(qiáng)化充分而合理地利用了全部四種強(qiáng)化機(jī)制，是鋼的最經(jīng)濟(jì)和最有效的強(qiáng)化方法。合金元素加入的第二個(gè)目的是提高鋼的回火穩(wěn)定性，使鋼回火時(shí)析出的碳化物更細(xì)小、均勻和穩(wěn)定；并使馬氏體的微細(xì)晶粒及高密度位錯(cuò)保持到較高溫度。 合金元素對(duì)鋼的韌性的影響1）韌性的概念 韌性是指材料對(duì)斷裂的抗力。第一種是解理斷裂，金屬沿特定的晶面（鋼的解理面為{100}）斷開(kāi)，為典型的和質(zhì)量重要的脆性斷裂形式，多發(fā)生在溫度低，加載速度大、金屬塑性差的情況下；第二種是韌窩斷裂，以金屬中某些第二相粒子或夾雜物為中心形成孔洞，然后孔洞長(zhǎng)大、匯合而導(dǎo)致斷裂，在斷口上有大量窩坑，是一種韌性斷裂形式；第三種是沿晶斷裂，裂紋由晶界產(chǎn)生并沿晶界傳播而發(fā)生斷裂，是很脆的斷裂形式，主要由于晶界上元素富集，析出第二相特別是脆性相所引起。低、中強(qiáng)鋼的TC較高，而且在TC以下解理斷裂時(shí)韌性非常低，在TC以上韌窩斷裂時(shí)韌性較高，所以只要不發(fā)生解理斷裂，它們一般都有足夠高上由鋼的解理斷裂抗力來(lái)決定。 中、低強(qiáng)度鋼和高強(qiáng)度鋼的沖擊韌性隨溫度變化的關(guān)系2）提高鋼韌性的途徑與強(qiáng)度比較，韌性對(duì)組織更敏感，影響強(qiáng)度的因素，對(duì)韌性的影響更大。但是某些置換元素例如鎳，溶入鐵素體中能改變位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，使其容易繞過(guò)某些障礙，避免產(chǎn)生大的應(yīng)力集中，而不至導(dǎo)致解理斷裂，所以可大大改善基體的韌性。 鋼的間隙固溶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化是最有效的強(qiáng)化方法，但它們帶來(lái)較大脆性。粗大的碳化物對(duì)強(qiáng)度和韌性沒(méi)有任何好處。 非金屬夾雜、氫及其它雜質(zhì)元素在合金鋼中的有害作用表現(xiàn)得最強(qiáng)烈，對(duì)它們要嚴(yán)格控制。材料沒(méi)有良好的工藝性能，很難獲得廣泛應(yīng)用。固、液相線的溫度愈低和結(jié)晶溫區(qū)愈窄，鑄造性能愈好。熱加工工藝性能通常由熱加工時(shí)金屬的塑性和變形抗力、可加工溫度范圍、抗氧化能力、對(duì)鍛造加熱鍛后冷卻的要求等來(lái)評(píng)價(jià)。總的說(shuō)，合金鋼的鍛造性能比碳鋼差得多。Si、Ni、Cr、V、Cu等降低鋼的深沖性能，Nb、Ti、Zr、和Re因能改善硫化物的形態(tài)，提高鋼的沖壓性能。例如，對(duì)于C﹥%的Mn鋼、熱軋鋼、調(diào)質(zhì)鋼，碳當(dāng)量Ceq為： =C+Mn+Si+Ni+Cr+Mo+V (%)式中元素符號(hào)代表其重量百分含量。但鋼中含有少量鈦和釩，因形成穩(wěn)定的碳化物，使晶粒細(xì)化并降低淬透，可改善鋼的焊接性能。硬度過(guò)低，切削時(shí)粘刀，易形成刀瘤，加工表面光潔度差；硬度過(guò)高，切削抗力大，刀具易磨損。%以下時(shí)，鋼的切削性能隨碳含量增加而改善；%時(shí)，需經(jīng)熱處理降低硬度。最常用的元素是硫。—%，—%。合金鋼的淬透性高使淬火燥作變得比較容易，并且減少工件變形和開(kāi)裂的傾向。它具有重量輕（約占飛機(jī)重量的3%~5%）、體積小、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)。在選用材料的強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮持續(xù)的振動(dòng)和疲勞載荷對(duì)材料強(qiáng)度的影響，就是說(shuō)材料的屈服強(qiáng)度，在使用過(guò)程中，并不是恒定不變的。這就需要通過(guò)給定的下沉速度和相當(dāng)質(zhì)量來(lái)明確規(guī)定其緩沖系統(tǒng)吸收的功量，對(duì)材料來(lái)說(shuō)要有一定的塑性和韌性。我國(guó)新機(jī)種的設(shè)計(jì)除用靜強(qiáng)度外，也采用安全壽命設(shè)計(jì)的原則。在沖擊載荷下，應(yīng)力應(yīng)變往往以波的形式傳播，在遇到界面時(shí)會(huì)發(fā)生波的反射和干涉現(xiàn)象，對(duì)拉伸沖擊疲勞受力狀態(tài)實(shí)測(cè)結(jié)果表明，名義上只承受拉伸沖擊載荷的試樣，實(shí)際上承受的卻是拉——壓疲勞載荷；其次在沖擊載荷的作用下，材料的應(yīng)變速率很高，會(huì)引起疲勞斷裂機(jī)制的改變。而超高強(qiáng)度鋼當(dāng)處理成抗拉強(qiáng)度為1765~1961MPa時(shí)，疲勞極限僅為588~686MPa,疲~，而橫向疲勞極限還會(huì)更低。隨著冶煉方法的不同，雜質(zhì)少的材料斷裂韌性會(huì)高些，在選用起落架鋼的強(qiáng)度水平下，各種高強(qiáng)鋼的K1c值并無(wú)很大差別。在基本相同的強(qiáng)度和斷裂韌性kc條件下，超高強(qiáng)度鋼的顯微組織不同，裂紋擴(kuò)展速率da/dN出現(xiàn)成倍的差別，通過(guò)改變熱處理工藝、降低裂紋擴(kuò)展速率是提高安全性的有效措施。氫脆是超高強(qiáng)度鋼加工和使用過(guò)程中的重大問(wèn)題。鋼的抗拉強(qiáng)度愈高，其缺口敏感性往往愈大。焊接由于引起吸[H]過(guò)程，并產(chǎn)生熱影響區(qū)和內(nèi)應(yīng)力，影響到超高強(qiáng)度鋼的最終性能。 起落架的失效形式對(duì)失效形式的分析是一項(xiàng)嚴(yán)肅而復(fù)雜的任務(wù)，切不可輕率下結(jié)論，應(yīng)對(duì)故障進(jìn)行全面的科學(xué)分析，必要時(shí)應(yīng)做模擬試驗(yàn)以致再現(xiàn)故障。例如，因表面切削加工刀痕造成的應(yīng)力集中，導(dǎo)致某機(jī)左支柱上合攏處疲勞破壞；因設(shè)計(jì)不當(dāng)，充氣孔角處的應(yīng)力集中導(dǎo)致孔角早期疲勞裂紋，并在很大的著陸載荷下造成起落架折斷；因裝配不當(dāng)，則在較大單向彎曲預(yù)應(yīng)力下，加工螺紋根部的應(yīng)力集中，導(dǎo)致其轉(zhuǎn)動(dòng)拉桿的疲勞斷裂。根據(jù)起落架的受力特點(diǎn)及所出現(xiàn)的故障事故分析認(rèn)為，它的主要失效形式是疲勞引起的斷裂。根據(jù)起落架的服役條件及失效形式，它的失效抗拉指標(biāo)主要是：為承受飛機(jī)的全部重量，必須有高的強(qiáng)度，1500Mpa 為抵抗巨大的沖擊負(fù)荷，必須有高的塑性和韌性，一般8%,35%,59cm 為抵抗疲勞破壞，必須有高的疲勞強(qiáng)度。有表中可見(jiàn)，后兩種鋼的性能比前三種鋼優(yōu)越，同一強(qiáng)度相比，40CrMnSiMoV鋼有較好的綜合機(jī)械性能。以工藝性方面比較得出以下結(jié)論：1)淬透性 40CrMnSiMoVA鋼的淬透性較大，油淬截面80mm可以淬透，當(dāng)淬火雙面冷卻時(shí)，筒形零件的厚度不超過(guò)40mm，可以淬透，可見(jiàn)其淬透性比30CrMnSi2A鋼稍大，因而滿(mǎn)足了起落架支柱的淬透性要求。在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下相對(duì)易削性為45%。淬火是強(qiáng)化鋼的重要熱處理方法，其本質(zhì)問(wèn)題是馬氏體轉(zhuǎn)變。 雙液淬火法它是將加熱好的工件，先于鹽水中冷卻至400C左右，然后迅即轉(zhuǎn)至油中，（b）所示。據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，碳鋼工件厚度在5～30mm時(shí)，其水冷時(shí)間可按每3～4mm厚度冷卻1s. 分級(jí)淬火法與單液淬火相比，雙液淬火確有一定的優(yōu)點(diǎn)，但畢竟比較難于掌握，尤其對(duì)形狀復(fù)雜及截面尺寸相差懸殊的工件來(lái)說(shuō)，仍經(jīng)常出現(xiàn)變形甚至開(kāi)裂，而分級(jí)淬火可有效的克服雙液淬火的不足。由于這些因素的影響，工件淬火時(shí)的變形和開(kāi)裂傾向顯著減少。這是因?yàn)樽鞯葴赝Ａ艨娠@著減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，且貝氏體的比容較小，在淬火后保留的殘余奧氏體量也較多之故。 預(yù)冷淬火法預(yù)冷淬火法是將加熱好的工件，自爐中取出后在空氣中預(yù)冷一定時(shí)間，使工件的溫度降低一些，再置于淬火介質(zhì)中進(jìn)行冷卻的一種淬火方法，（f）所示?；鼗饻囟葹?50到 熱處理工藝對(duì)顯微組織的影響不同淬火溫度下，40CrMnSiMoV鋼的顯微組織有所不同。 不同熱處理工藝的顯微組織（x500）熱處理工藝對(duì)機(jī)械性能的影響。隨著回火溫度的提高，硬度值有所下降，但并不明顯。尤其是860加熱，180回火提高240回火，%。900加熱油淬+240回火為準(zhǔn)解理和部分沿晶混合的斷裂模式，其準(zhǔn)解理單元較大而斷面起伏較小。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(jī)械性能，滿(mǎn)足了起落架的性能要求。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(qiáng)度、塑性、沖擊韌性（室溫、低溫）、斷裂韌性、多沖疲勞壽命、周期強(qiáng)度， 可見(jiàn)，經(jīng)300等溫淬火后，鋼的強(qiáng)度可達(dá)到超高強(qiáng)度水平。從斷口上，也看到了兩種工藝之間的差異。該鋼的M點(diǎn)是260。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(jìn)而誘發(fā)解理裂紋，導(dǎo)致解理斷裂。 當(dāng)裂紋在基體中擴(kuò)展遇到殘余奧氏體時(shí)，由于裂紋尖端處應(yīng)力集中超過(guò)A的屈服極限，A發(fā)生塑性變形，使裂紋尖端鈍化，這時(shí)裂紋或者穿過(guò)A繼續(xù)擴(kuò)展，或者避開(kāi)而改變到阻力較小的基體內(nèi)進(jìn)行，這兩種方式都將使斷裂能增加。從圖中可以看出一個(gè)趨勢(shì)，即隨A量增多，kc升高。所以，300C等溫淬火獲得的貝氏體組織，具有良好的強(qiáng)韌性配合，并因此而具有優(yōu)良的疲勞性能。因此，通常金屬表面經(jīng)磷化處理后，還需根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行鈍化處理、涂油或涂漆以滿(mǎn)足防蝕的要求。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(fā)生的腐蝕擴(kuò)散。金屬表面磷化處理后的腐蝕過(guò)程便會(huì)被限制在覆膜損壞的地方，因?yàn)榻饘倩w的其余部分為非導(dǎo)體的磷化膜所絕緣。的重要作用。③ 漆膜光澤性好，且保光，保色，經(jīng)久不變。3）T041脂膠磁漆干性良好，干后漆膜堅(jiān)韌，顏色鮮艷，耐水性強(qiáng)，附著力好，有一定的耐氣候性。用該類(lèi)鋼制成的構(gòu)件經(jīng)淬火低溫回火或等溫淬火后具有良好的韌性和高的強(qiáng)度，尤其是經(jīng)淬火低溫回火后強(qiáng)度更高而采用等溫淬火可獲的高的強(qiáng)度的同時(shí)獲得更好的韌性并且變形小，處理后的精度高，由此可見(jiàn)對(duì)高強(qiáng)度鋼構(gòu)件進(jìn)行上述熱處理可充分發(fā)揮材料的性能潛力。因此，我國(guó)的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)是大力開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)型二次硬化超高強(qiáng)度鋼，以滿(mǎn)足飛機(jī)承力部件、坦克和裝甲車(chē)輛的結(jié)構(gòu)件等研制的需求，這對(duì)兵器裝備和航空工業(yè)的發(fā)展、研制水平的提升都有十分重要的作用。劉教授不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想上給我以無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向劉老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。特別感謝楊漢嵩老師，張保豐老師和趙奎，丁丹丹同學(xué)他們對(duì)我的課題做了不少工作，給予我不少的幫助。Y 18