【正文】 知，起落架已從靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)發(fā)展到安全壽命設(shè)計(jì)，對超高強(qiáng)度鋼也從簡單地追求高強(qiáng)度發(fā)展為對全面綜合機(jī)械性能的要求。有此也不難理解起落架最早用焊接件，而逐漸被整體鍛件所代替的原因。超高強(qiáng)度鋼的缺點(diǎn)之一是焊接性差，因焊接造成的螺紋屢見不鮮，起落架支柱在斜撐桿螺栓襯套部位因嚴(yán)重焊接缺陷折斷幾次；左支柱因嚴(yán)重裂紋及未焊透，以致造成折斷。起落架要求體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，以便于收放操作，故其形狀復(fù)雜，生產(chǎn)過程中的許多因素使其在使用過程中，在應(yīng)力集中部位產(chǎn)生裂紋，造成斷裂事故。近年來發(fā)展了一種故障樹技術(shù)，這是一種圖解技術(shù)，對系統(tǒng)中可能造成的故障或意外事件的因素予以組合，并給出系統(tǒng)的描述。一般超高強(qiáng)度鋼焊后熱處理，很難達(dá)到焊縫與基體等強(qiáng)度的要求故其焊接方法宜采用氫弧焊、埋弧焊或接觸焊等。焊接過程對性能的影響愈小，即意味著可焊性愈好。但鋼處理成高強(qiáng)度狀態(tài)，在腐蝕介質(zhì)的作用下，抗拉強(qiáng)度會顯著降低，即應(yīng)力腐蝕敏感性很大，因此超高強(qiáng)度鋼的保護(hù)問題應(yīng)特別注意。韌性鋼由于缺口處產(chǎn)生多向應(yīng)力阻礙變形，因而缺口的存在促使抗拉強(qiáng)度提高，缺口敏感性系數(shù)將小于1,但脆性材料的切口敏感性增加的原因在于其塑性惡化，因之不僅要考慮鋼的強(qiáng)度，而且要考慮鋼的塑性。一般電鍍防銹及酸洗清理是禁止使用的。鋼的抗拉強(qiáng)度值愈高，因含H使塑性及韌性降低的程度便愈大，即氫脆敏感性愈高，容易產(chǎn)生氫脆斷裂。選擇合理的、較高的加載速率，且保持高的動態(tài)斷裂韌性及較慢的裂紋擴(kuò)展速率的鋼，更適合制造起落架。由于起落架承受的是沖擊載荷，因此材料的動態(tài)斷裂韌性Kd及沖擊載荷下的裂紋擴(kuò)展速率更應(yīng)予以重視。隨著新材料的研制及新設(shè)計(jì)思想的發(fā)展，保證一定kc值可能會成為起落架材料的一個(gè)使用條件。其臨界裂紋長度在任何情況下都是很短的，已出現(xiàn)裂紋的剩余強(qiáng)度并不能對起落架壽命給予很大貢獻(xiàn)，因此國內(nèi)還沒有堅(jiān)持要求對起落架進(jìn)行損傷容限分析。一般來說，在淬火、回火狀態(tài)下使用的中C合金結(jié)構(gòu)鋼，其斷裂韌性kc是隨著強(qiáng)度的提高而降低；因此，切不可單純追求高強(qiáng)度而使斷裂韌性過低。許多超高強(qiáng)度鋼零件都是因疲勞損傷而斷裂的。這種現(xiàn)象與在高強(qiáng)度下的缺口敏感性有關(guān)。因此要提高超高強(qiáng)度鋼的疲勞壽命，可能需要更高的塑性和韌性的配合，近來提出的疲勞無裂紋壽命表達(dá)式，對各種材料的沖擊疲勞性能全面定量比較，提供可取的研究方法。沖擊疲勞除具有一般的疲勞特點(diǎn)外，還有一般疲勞所沒有的沖擊效應(yīng)。飛機(jī)起落架在著落承受沖擊、起轉(zhuǎn)回彈、轉(zhuǎn)彎剎車、滑跑顛簸時(shí)都經(jīng)受著快速變化的載荷，因此被認(rèn)為是一種典型的承受沖擊疲勞的構(gòu)件。到目前為止，世界上絕大多數(shù)飛機(jī)都是基于各自的疲勞強(qiáng)度規(guī)范用安全壽命設(shè)計(jì)來保證飛機(jī)的安全。各國均有明確規(guī)定，同時(shí)要求延伸率和斷面收縮率，其經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)一般取8%、35%、和59J/cm。飛機(jī)在起飛或降落時(shí)，由于跑道不平整，起落架承受著強(qiáng)烈的振動和脈動載荷；飛機(jī)降落時(shí)與跑道發(fā)生沖擊，所以有承受巨大的沖擊載荷，尤其在應(yīng)付粗暴著陸及應(yīng)急著陸的情況下，起落架應(yīng)有保證能量儲備吸收的要求，同時(shí)允許結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不失去功能的永久變形，但不應(yīng)破壞（由于起落架的形狀復(fù)雜，有時(shí)在局部應(yīng)力集中部位超過材料屈服應(yīng)力的情況也難免要發(fā)生）。超高強(qiáng)度鋼在疲勞條件下會出現(xiàn)明顯的循環(huán)軟化。為了減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量和壓縮起落架的收藏空間，起落架材料應(yīng)有高的彈性摸量和高強(qiáng)度（這是用靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)保證起落架使用壽命和可靠性的方法之一），因此選用超高強(qiáng)度鋼是不可避免的。與飛機(jī)的其他構(gòu)件不同，它承受地面載荷，即在飛機(jī)降落時(shí)承受飛機(jī)的全部重量和慣性力，而在空中不承受任何載荷。3 飛機(jī)起落架的選材問題 起落架的服役條件起落架是飛機(jī)起飛或降落的關(guān)鍵部件。氧化脫碳傾向最強(qiáng)烈的是含硅鋼，其次是含鎳鋼和含鉬鋼。5）熱處理工藝性能 熱處理工藝性能反映熱處理的難易程度和熱處理產(chǎn)生缺陷的傾向，主要包括淬透性、變形和開裂傾向、過熱敏感性、回火脆化傾向和氧化脫碳傾向等。鉛在鋼中完全不溶，以2—3um的極細(xì)微粒均勻分布于鋼中，使切屑易斷，同時(shí)起潤滑作用，改善鋼的切削性能，少量磷深入鐵素體中，可提高其硬度和脆性，有利于獲得良好的表面光潔度。其次是鉛和磷。%以下，—%。為了提高鋼的切削性能，可在鋼中特意加入一些改善切削性能的合金元素，于是形成了一類專用的易切削鋼。一般，合金鋼的切削性能比碳鋼差。化學(xué)成分對切削性能有重大影響。顯微組織對切削性能有影響。實(shí)踐證明，鋼最適于切削的硬度范圍為HB170—230。4）切削性能 切削性能為金屬被切削的難易程度和加工表面的質(zhì)量，通常由切削抗力大小、刀具壽命、表面光潔度和斷屑性等因素來衡量。合金元素含量愈高，焊接性能愈差。實(shí)踐表明，Ceq﹤%時(shí)，焊接性能很好；Cep﹥—%時(shí)，焊接有困難，需要采取焊前預(yù)熱或焊后及時(shí)回火等措施。通常使用“碳當(dāng)量”Ccq來估計(jì)化學(xué)成分對焊接性能的影響，即把合金元素的影響折合成碳的影響。3）焊接性能 焊接性能是一般指金屬的可焊性和焊接區(qū)的使用性能，主要由焊后開裂的傾向性和焊接區(qū)的硬度來評判。碳含量的增高，使鋼的拉延性能變壞，所以冷沖壓鋼都是低碳鋼。冷加工（冷沖壓、冷鐓、冷彎等）工藝性能主要包括鋼的冷變形能力和鋼件的表面質(zhì)量兩方面。合金元素一般都降低鋼的導(dǎo)熱性和提高鋼的淬透性，為了防止開裂，合金鋼鍛造時(shí)加熱和冷卻都必須緩慢。合金元素溶入體中，或在鋼中形成碳化物（如鉻、鉬、鎢、釩等），都使鋼的熱變抗力提高和熱塑性明顯下降，而容易鍛裂。2）塑性加工性能 塑性加工分熱加工和冷加工。因此合金元素的作用取決于其對相圖的影響。它們與固相線和液相線溫度的高低及結(jié)晶溫區(qū)的大小有關(guān)。鋼的工藝性能主要包括以下幾方面。 合金元素對鋼的工藝性能的影響 工藝性能反映零件加工的難易程度。鉬、鎢因能抑制雜質(zhì)元素的晶界富集，可消除或減輕鋼的回火脆性。一般，含鉻的滲碳體和鉻、釩的碳化物都很細(xì)小，分布也最均勻，所以常用于韌性不高的過共析鋼中。在考慮耐磨性而必須含有碳化物時(shí)，它們的粒子應(yīng)盡量細(xì)小并分布均勻，這同時(shí)對強(qiáng)度和韌性都有利。 鋼中的碳化物和脆性相可能自身斷裂，或與基體脫開，成為解理裂紋的核心；或者成為韌窩斷裂時(shí)孔洞形成的中心，從而使韌性下降。加入合金元素提高鋼的回火穩(wěn)定性，可以保證鋼在達(dá)到相同強(qiáng)度的條件下提高回火溫度。錳也能有效地降低鋼的TC，改善鋼的韌性。鎳含量超過13%時(shí)，甚至能消除韌脆轉(zhuǎn)變現(xiàn)象。 合金元素置換固溶于鐵素體中，一般都提高鋼的強(qiáng)度，并且按照韌性的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化規(guī)律（即強(qiáng)度愈高，韌性愈低，或強(qiáng)度愈低，韌性愈高）要降低鋼的韌性。從圖中可見，細(xì)晶強(qiáng)化和部分元素的置換固溶強(qiáng)化能降低TC，可用來提高鋼的韌性；間隙固溶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化降低韌性，應(yīng)該控制；析出強(qiáng)化對韌性的影響較小，所以提高鋼的韌性有以下途徑。高強(qiáng)鋼的解理斷裂抗力比低、中強(qiáng)鋼低得多（韌性隨溫度的變化平穩(wěn)），因此決定韌性的是韌窩斷裂抗力，鋼的韌性用使用溫度下的沖擊韌性或斷裂韌性值來衡量。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 三種基本斷裂形式的示意圖的韌性。 低溫下發(fā)生的是解理斷裂，高溫下發(fā)生的是韌窩斷裂，中間存在一個(gè)從脆性（解理）到韌性（韌窩）斷裂的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的溫度（其實(shí)為溫區(qū)）稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度（TC），它實(shí)際上由鋼的解理斷裂抗力來決定。材料實(shí)際斷裂的形式主要與溫度和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。實(shí)際金屬存在有三種基本形式的斷裂。金屬的斷裂為裂紋的形成和擴(kuò)展的過程。由上可見，合金元素對鋼的強(qiáng)度的影響，主要是通過對鋼的相變過程的影響起作用的，合金元素的良好作用，也只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚聿拍艹浞职l(fā)揮出來。這樣，在相同韌性的條件下，合金鋼比碳鋼具有更高的強(qiáng)度。在完全獲得馬氏體的條件下，碳鋼和合金鋼的強(qiáng)度水平是一樣的。合金元素加入鋼中，首要的目的是提高淬透性，保證在淬火時(shí)容易獲得馬氏體。由于基本上保持了淬火態(tài)的細(xì)小晶粒，較高密度的位錯(cuò)及一定的固溶強(qiáng)化作用，所以回火馬氏體仍具有很高的強(qiáng)度，并且因間隙固溶引起的脆性減輕，韌性還大大改善。因此淬火馬氏體具有很高的硬度，但脆性較大。鋼淬火形成馬氏體。實(shí)際金屬中，都是幾種強(qiáng)化機(jī)制同時(shí)起作用，很少只有一種強(qiáng)化機(jī)制起作用的。金屬的冷變形能產(chǎn)生大量位錯(cuò)，所以強(qiáng)化效果顯著。一般說，面心立方金屬中的位錯(cuò)強(qiáng)化效應(yīng)比體心立方金屬的大。位錯(cuò)強(qiáng)化運(yùn)動位錯(cuò)碰上與滑移面相交的其它位錯(cuò)時(shí)，發(fā)生交割而使運(yùn)動受阻。鋼中珠光體內(nèi)滲碳體片所起的強(qiáng)化作用也屬于第二相強(qiáng)化，其強(qiáng)化量與片間距的平方根成反比。 位錯(cuò)通過第二相粒子的示意圖獲得高彌散度粒子的方法有兩種。一般以粒子∠—。位錯(cuò)通過第二相粒子的機(jī)制有兩種。 純鐵與軟剛的屈服強(qiáng)度與晶粒尺寸的關(guān)系細(xì)化晶粒在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí)也改善韌性，這是其它強(qiáng)化機(jī)制不可能做到的。鋼中常用細(xì)化晶粒的元素有Nb、V、Al、Ti等。測量表明，奧氏體鋼的Kg值為鐵素體鋼的 ，即奧氏體晶界的強(qiáng)化作用較鐵素體晶界小。晶粒愈細(xì)，強(qiáng)化作用愈大。細(xì)晶強(qiáng)化：晶界分大角度晶界（如奧氏體、鐵素體的晶粒邊界等）和小角度晶界（如馬氏體板條間的界面、亞晶粒之間的界面等）兩類。 鎳鉻鋼的韌性與回火溫度的關(guān)系置換式溶質(zhì)原子（如鋼中的Cr、Ni、Mn、Si等）所造成的強(qiáng)化量　與溶質(zhì)濃度之間不存在簡單關(guān)系，但可近似地按線性關(guān)系處理： = 式中Ｃs代表置換式溶質(zhì)的原子百分濃度；Ks 是比例系數(shù)。固溶強(qiáng)化：合金形成固溶體時(shí)，由于溶質(zhì)原子與溶劑金屬原子大小不同，溶劑晶格發(fā)生畸變，并在周圍造成一個(gè)彈性應(yīng)力場。金屬的塑性變形是位錯(cuò)的運(yùn)動引起的，所以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動都會使金屬的強(qiáng)度提高，造成強(qiáng)化。 合金元素對鋼的性能的影響 合金元素對鋼的強(qiáng)度的影響1）強(qiáng)化機(jī)制 強(qiáng)化就是強(qiáng)度增高的現(xiàn)象。450600℃間發(fā)生的第二類回火脆性，主要與某些雜質(zhì)元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴(yán)重偏聚有關(guān)，多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中，這是一種逆回火脆性，回火后快冷，抑制雜質(zhì)元素向晶界偏聚，可防止其發(fā)生。產(chǎn)生二次硬化的原因合 金 元 素殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變沉 淀 硬 化Mn、Mo、W、Cr、Ni、Co①、VV、Mo、W、Cr、Ni①Co① %的鉬鋼的回火溫度與硬度的關(guān)系曲線3）增大回火脆性 和碳鋼一樣，合金鋼也產(chǎn)生回火脆性，而且更顯著，這是合金元素的不利影響。二次硬化也可以由回火時(shí)冷卻過程中殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的二次淬火所引起。這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象，它與回火析出物的性質(zhì)有關(guān)。提高回火穩(wěn)定性作用較強(qiáng)的合金元素有：V、Si、Mo、W、Ni、Mn、Co等。1）提高回火穩(wěn)定性 合金元素在回火過程中推遲馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變（即將其推向較高溫度）；提高鐵素體的再結(jié)晶溫度；使碳化物難以聚集長大而保持較 合金元素對馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)M 合金元素對殘余奧氏體量的的影響 影響 大的彌散度，因此提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩(wěn)定性。殘余奧氏體量過多時(shí)鋼的硬度和疲勞抗力下降，因此須進(jìn)行冷處理（將鋼冷至Mf點(diǎn)以下）以使其轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；或進(jìn)行多次回火，使殘余奧氏體因析出合金碳化物而使Ms、Mf點(diǎn)上升，并在冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體（即發(fā)生所謂二次淬火）。其中Mn的作用最強(qiáng)，Si實(shí)際上無影響。除Co、Al外，多數(shù)合金元素使Ms、Mf點(diǎn)下降（）。必須指出，加入的合金元素，只有完全溶于奧氏體中時(shí)才能提高淬透性，如果未完全溶解，則碳化物會成為珠光體形成的核心，反而使鋼的淬透性降低。Mo的價(jià)格較貴，不單純作提高淬透性的元素使用。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。 除Co外，幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類型轉(zhuǎn)變，使c曲