【正文】 并參與已有或類似的零件使用情況，進行最后修正，甚至在零件使用前進行模擬試驗。這就需要通過給定的下沉速度和相當質量來明確規(guī)定其緩沖系統(tǒng)吸收的功量，對材料來說要有一定的塑性和韌性。就飛機安全性而言，安全壽命設計為飛機設計使用壽命和可靠性要求的基本方法。我國新機種的設計除用靜強度外，也采用安全壽命設計的原則。對戰(zhàn)斗機而言，起落架著落時的損傷，一半以上是疲勞，而且這種損傷大多處于低周高應力范圍，并且有時工作應力 (a)起落架 (b)上接頭和下筒焊接裝配 起落架焊接裝配簡圖會超過屈服強度，因此起落架所用的鋼應有良好的抗沖擊疲勞性。在沖擊載荷下，應力應變往往以波的形式傳播，在遇到界面時會發(fā)生波的反射和干涉現(xiàn)象，對拉伸沖擊疲勞受力狀態(tài)實測結果表明，名義上只承受拉伸沖擊載荷的試樣，實際上承受的卻是拉——壓疲勞載荷；其次在沖擊載荷的作用下，材料的應變速率很高，會引起疲勞斷裂機制的改變。超高強鋼的疲勞強度并不總是隨著抗拉強度的提高的提高而成比例增加的，有時抗拉強讀越高，而疲勞極限與抗拉強度的比值反而下降。而超高強度鋼當處理成抗拉強度為1765~1961MPa時，疲勞極限僅為588~686MPa,疲~，而橫向疲勞極限還會更低。對超高強度鋼還要考慮斷裂韌性與裂紋擴展速率。隨著冶煉方法的不同，雜質少的材料斷裂韌性會高些，在選用起落架鋼的強度水平下，各種高強鋼的K1c值并無很大差別。與飛機機體結構不同，原則上不允許起落架帶裂紋上天，因此斷裂韌性與裂紋擴展速度率只能作為起落架超高強度鋼的參考指標。在基本相同的強度和斷裂韌性kc條件下，超高強度鋼的顯微組織不同，裂紋擴展速率da/dN出現(xiàn)成倍的差別，通過改變熱處理工藝、降低裂紋擴展速率是提高安全性的有效措施。增加變形速率與降低溫度有類似效應，大多數(shù)鋼的斷裂韌性隨著加載速度的提高而降低，但不同顯微組織的超高強度鋼的動態(tài)斷裂韌性和裂紋擴展速率隨著加載速度的規(guī)律還缺乏系統(tǒng)的研究，同時各類飛機起落架受載時的變形速率也有所不同。氫脆是超高強度鋼加工和使用過程中的重大問題。因此加工過程中不允許有導致吸[H]工序。鋼的抗拉強度愈高，其缺口敏感性往往愈大。此外，還要注意環(huán)境溫度和介質的性質，起落架環(huán)境溫度不高，就不用中合金或高合金超高強度鋼，選用低合金超高強度鋼就可滿足要求。焊接由于引起吸[H]過程，并產(chǎn)生熱影響區(qū)和內應力，影響到超高強度鋼的最終性能。鋼中P,S,C的含量多少是影響可焊性的重要因素，對中C超高強度鋼來說，P、S的總量應符合 (P+C)時，才是可焊的。 起落架的失效形式對失效形式的分析是一項嚴肅而復雜的任務，切不可輕率下結論，應對故障進行全面的科學分析，必要時應做模擬試驗以致再現(xiàn)故障。把電子金相和故障樹技術結合起來，可為斷裂事故分析提供一種普遍適用的方法。例如，因表面切削加工刀痕造成的應力集中，導致某機左支柱上合攏處疲勞破壞；因設計不當，充氣孔角處的應力集中導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，則在較大單向彎曲預應力下，加工螺紋根部的應力集中，導致其轉動拉桿的疲勞斷裂。這些災難性的事故，不僅直接影響作戰(zhàn)訓練，造成經(jīng)濟損失，甚至威脅生命安全。根據(jù)起落架的受力特點及所出現(xiàn)的故障事故分析認為，它的主要失效形式是疲勞引起的斷裂。這里材料的高強度（特別是循環(huán)強度）和疲勞性能（主要是在10~10周次壽命范圍內的情況）是設計指標；塑性、韌性是經(jīng)驗選取指標；斷裂韌性和裂紋擴展速率是進一步提出起落架安全性的參考指標。根據(jù)起落架的服役條件及失效形式，它的失效抗拉指標主要是：為承受飛機的全部重量，必須有高的強度，1500Mpa 為抵抗巨大的沖擊負荷，必須有高的塑性和韌性，一般8%,35%,59cm 為抵抗疲勞破壞，必須有高的疲勞強度。該部件的總體加工方案是模鍛、機械加工、焊接和熱處理，因此選擇材料不僅要考慮強度指標，而且要考慮工藝性能的好壞及經(jīng)濟性。有表中可見，后兩種鋼的性能比前三種鋼優(yōu)越，同一強度相比，40CrMnSiMoV鋼有較好的綜合機械性能。40CrMnSiMoV鋼試樣，在抗拉強度為1667MPa時，旋轉彎曲疲勞極限為775MPa；缺口旋轉彎曲疲勞極限為559~569MPa；。以工藝性方面比較得出以下結論：1)淬透性 40CrMnSiMoVA鋼的淬透性較大，油淬截面80mm可以淬透，當淬火雙面冷卻時，筒形零件的厚度不超過40mm，可以淬透，可見其淬透性比30CrMnSi2A鋼稍大，因而滿足了起落架支柱的淬透性要求。零件的焊接可采用手工電弧焊、等離子焊和真空電子束焊，均可滿足焊接生產(chǎn)要求。在調質狀態(tài)下相對易削性為45%。從經(jīng)濟上來說，40CrMnSiMoVA鋼是我國研制定型的一種無Ni超高強度結構鋼，立足于國內資源，可代替30CrMnSiNi2A鋼，用于制造飛機起落架等重要零件。淬火是強化鋼的重要熱處理方法，其本質問題是馬氏體轉變?？梢娬麄€冷卻過程中，工件表面與中心的溫差較大，這會造成較大的熱應力和組織應力，從而易引起變形和開裂。 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，然后迅即轉至油中，（b）所示。第二種冷卻介質不一定局限于油，也可以是其它介質(熱浴)。據(jù)經(jīng)驗總結，碳鋼工件厚度在5～30mm時，其水冷時間可按每3～4mm厚度冷卻1s. 分級淬火法與單液淬火相比，雙液淬火確有一定的優(yōu)點，但畢竟比較難于掌握，尤其對形狀復雜及截面尺寸相差懸殊的工件來說，仍經(jīng)常出現(xiàn)變形甚至開裂，而分級淬火可有效的克服雙液淬火的不足。保持一定時間，待工件各部分的溫度基本一致時，取出空冷（或油冷）。由于這些因素的影響，工件淬火時的變形和開裂傾向顯著減少。貝氏體等溫淬火法是將加熱好的工件置于溫度高于M點的淬火介質中，保持一定時間，使其轉變成下貝氏體，然后取出空冷。這是因為作等溫停留可顯著減少熱應力和組織應力，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。實際上，把這種方法稱為“低于M點的分級淬火法”更為合適。 預冷淬火法預冷淬火法是將加熱好的工件，自爐中取出后在空氣中預冷一定時間，使工件的溫度降低一些，再置于淬火介質中進行冷卻的一種淬火方法，（f）所示。預冷可減小工件在隨后快冷時各處（薄處與厚處，或表面與心部）之間的溫度差，從而降低淬火變形和開裂的傾向。回火溫度為150到綜合各種參數(shù)后，選擇了三種不同的工藝A：820油淬，180回火；B：860油淬，200回火。 熱處理工藝對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。860以上淬火加熱時，沒有出現(xiàn)未溶的鐵素體。 不同熱處理工藝的顯微組織（x500）熱處理工藝對機械性能的影響。隨著淬火溫度的提高，硬度增加。隨著回火溫度的提高，硬度值有所下降，但并不明顯。延伸率明顯下降。尤其是860加熱，180回火提高240回火，%。820加熱油淬+180回火的形貌為典型韌性斷裂，伴有韌性撕裂帶許多韌窩。900加熱油淬+240回火為準解理和部分沿晶混合的斷裂模式，其準解理單元較大而斷面起伏較小。斷口的形貌表明斷裂情形與其抗拉強度、延伸率是一致的。工藝B：860油淬+200回火即有較高硬度又有較好抗沖擊能力，具有較好綜合機械性能，滿足了起落架的性能要求。等溫熱處理：920加熱1小時，爐冷至700保溫4小時，爐冷。40CrMnSiMoV鋼在190等溫60分淬火，19016h + 2604h回火和300等溫30min淬火、19016h回火后的強度、塑性、沖擊韌性（室溫、低溫）、斷裂韌性、多沖疲勞壽命、周期強度， 可見，經(jīng)300等溫淬火后，鋼的強度可達到超高強度水平。除，外，300等溫淬火后鋼的其它各項性能指標均不同程度地優(yōu)于190等溫淬火者。從斷口上，也看到了兩種工藝之間的差異。（疲勞區(qū)），也可以看出，（a）中的多沖疲勞條帶窄且起伏大，（b）中的疲勞條帶較寬，整個斷面也較平滑。該鋼的M點是260。（a）300淬火回火 （b）190淬火回火 斷裂韌性試樣斷口1000 （二者復型部位相同）1000 320等溫淬火后，得到以貝氏體為主、加少量馬氏體和（M－A）島組織，其中有下貝氏體，也有上貝氏體，但它們都不是典型的上，下貝氏體，而是由貝氏體鐵素體板條和板條間的殘余奧氏體（A）組成的（）。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，進而誘發(fā)解理裂紋，導致解理斷裂。 光學金相組織800 190淬火回火后的組織 300等溫淬火后，貝氏體中的Ar 但是，40CrMnSiMoVA鋼320等溫淬火得到的上、下貝氏體混合組織，卻能在保持超高強度的同時，具有相當好的韌性，并且具有好的疲勞性能。 當裂紋在基體中擴展遇到殘余奧氏體時，由于裂紋尖端處應力集中超過A的屈服極限，A發(fā)生塑性變形，使裂紋尖端鈍化，這時裂紋或者穿過A繼續(xù)擴展，或者避開而改變到阻力較小的基體內進行，這兩種方式都將使斷裂能增加。由此可見，貝氏體鐵素體板條間A的有助于改善鋼的韌性。從圖中可以看出一個趨勢，即隨A量增多，kc升高。如果確實如此，就表明是以撕裂的形式斷裂，消耗較多的能量，從而使提高。所以，300C等溫淬火獲得的貝氏體組織，具有良好的強韌性配合，并因此而具有優(yōu)良的疲勞性能。5涂漆前的磷化處理很久以前，人們便發(fā)現(xiàn)磷化膜對鐵類金屬的防護性能。因此，通常金屬表面經(jīng)磷化處理后，還需根據(jù)實際使用情況進行鈍化處理、涂油或涂漆以滿足防蝕的要求。漆膜的主要作用是防止基體金屬在其使用環(huán)境發(fā)生腐蝕。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)生的腐蝕擴散。由于基體金屬的導電性和覆膜與基體之間的毛細管作用，在覆膜損壞的地方便構成微電池，基體便從這里開始腐蝕并向四面八方擴散出去。金屬表面磷化處理后的腐蝕過程便會被限制在覆膜損壞的地方，因為金屬基體的其余部分為非導體的磷化膜所絕緣。在某些情況下，磷化后涂漆所得的復合膜的防護性能比金屬覆膜還好。的重要作用。6 涂裝高強度鋼的涂裝所采用的油漆主要有一下幾種：1）丙烯酸漆的特性① 漆膜干燥迅速，其實際干燥速度與硝基漆相似而快于過氯乙烯漆。③ 漆膜光澤性好，且保光，保色，經(jīng)久不變。⑤ 具有優(yōu)良的抗化學品性能，并耐水、耐高溫、耐紫外線等。3）T041脂膠磁漆干性良好，干后漆膜堅韌，顏色鮮艷，耐水性強，附著力好，有一定的耐氣候性。其漆干燥迅速，一般在常溫干燥即可，是一種優(yōu)良的揮發(fā)性漆，若經(jīng)100C左右烘烤1~2小時，其性能可進一步提高。用該類鋼制成的構件經(jīng)淬火低溫回火或等溫淬火后具有良好的韌性和高的強度，尤其是經(jīng)淬火低溫回火后強度更高而采用等溫淬火可獲的高的強度的同時獲得更好的韌性并且變形小，處理后的精度高，由此可見對高強度鋼構件進行上述熱處理可充分發(fā)揮材料的性能潛力。研究表明，超高強度鋼還具有較大的應力敏感性和氫脆傾向，因此其表面保護不能采用鍍鋅鍍鉻等鍍層保護，必須采用磷化處理及油漆保護方能取得良好的效果。因此，我國的發(fā)展重點應是大力開發(fā)經(jīng)濟型二次硬化超高強度鋼，以滿足飛機承力部件、坦克和裝甲車輛的結構件等研制的需求，這對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。他嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。劉教授不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想上給我以無微不至的關懷，在此謹向劉老師致以誠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，丁丹丹同學他們對我的課題做了不少工作，給予我不少的幫助。 Y al,Enhancement of Fracture Toughness by Ar ,1975,11Chen Daming et 18