起落架用A-100钢热处理力学性能质量控制研究

贺亚勇，赵　勇

(中航飞机起落架有限责任公司 燎原分公司，陕西 汉中 723200)



起落架用A-100钢热处理力学性能质量控制研究

贺亚勇，赵勇

(中航飞机起落架有限责任公司 燎原分公司，陕西 汉中 723200)

现代飞机起落架高寿命、高可靠性的特点促使了各种新材料特别是超高强度钢、钛合金等材料在起落架上的广泛应用，其中以A-100等超高强度钢的应用最为典型。通过大量的工艺试验及各类数据的系统分析，研究了奥氏体化时间和回火保温时间对A-100钢热处理后力学性能的影响。通过研究可知，不同奥氏体化保温时间对力学性能有一定的影响，但影响效果并不明显；A-100钢随回火时间的延长，抗拉强度、屈服强度值下降，冲击和断裂韧度值上升，并且A-100钢棒料最终热处理回火时间应≤5.5h。

起落架；超高强度钢零件；力学性能；质量控制

国产A-100钢自应用以来，因其具有优良的力学性能和防腐性能，后续被陆续采用，现已普遍应用；但A-100钢在起落架上的应用仍属于初级阶段，力学性能各项指标的不稳定，在一定程度上影响了该材料的快速推广。以往的统计数据表明，热后力学性能合格率为70%，需要通过最终热处理参数的调整，优化材料最终力学性能。本文主要研究奥氏体化时间及回火保温时间对A-100钢热处理后力学性能的影响。

1　主要技术指标

A-100钢的主要技术指标见表1,化学成分见表2。

表1　A-100钢主要技术指标

表2　A-100钢化学成分(质量分数)　(%)

2　试验方案的制定

A-100钢最终力学性能指标有抗拉强度、吸收能量和断裂韧度。为减小试样规格对试验数据的影响，选择的试验试样规格均等同于正常生产中常用规格，即标准拉伸试样、夏比U型冲击试样和三点弯曲断裂韧度试样。试样规格如图1～图3所示。

图1　拉力试件

图2　三点弯曲断裂韧性试件

图3　冲击试件

标准规定A-100钢的奥氏体化温度为885 ℃，冷处理为-73 ℃，回火温度为482 ℃，均为点值，不可调节，故只能从保温时间摸索出发，寻找突破口。以奥氏体化保温时间、回火保温时间为重点，制定如下方案：1)奥氏体化保温时间对力学性能的影响；2)回火保温时间对力学性能的影响。试验设备及辅助材料见表3。

表3　试验设备及辅助材料

3　试验过程

3.1奥氏体化保温时间对力学性能的影响

为验证不同奥氏体化保温时间对力学性能的影响，分别在60、90和120min等3个保温时间进行试验。

热处理制度：885 ℃，分别保温60、90和120min，油淬+冷处理-73 ℃，75min+回火482 ℃，保温5h。

热处理后试验数据见表4。绘制曲线如4和图5所示。

表4　不同奥氏体化保温时间试验数据

表4数据表明，不同奥氏体化保温时间对力学性能有一定的影响，虽然影响效果并不明显，但仍然呈现出一定的关系。从图4和图5可以看出，强度随保温时间的延长呈下降趋势；冲击值、断裂韧度随保温时间的延长略呈上升趋势，但因其数据离散度较大，上升趋势不明显。

图4　不同奥氏体化保温时间对强度的影响

图5　不同奥氏体化保温时间对冲击和断裂韧度的影响

3.2回火保温时间对力学性能的影响

3.2.1A-100钢棒料回火保温时间对力学性能的影响

为验证不同回火保温时间对力学性能的影响，分别在5、6、7、8、9和10h共6个不同保温时间点进行试验。

热处理制度：885 ℃，保温90min，油淬+冷处理-73 ℃，75min+回火482 ℃，分别保温5、6、7、8、9和10h。

热处理后试验数据见表5, 曲线如图6和图7所示。因数据量较大，在图中全部显示较为困难，故以其平均值进行绘制。

表5　不同回火保温时间试验数据(棒料)

图6　不同回火保温时间对强度的影响

图7　不同回火保温时间对冲击和断裂韧度的影响

试验结果表明，试样经6h回火后，抗拉强度不符合标准要求。冲击值和断裂韧度符合要求。从图6和图7中曲线可以看出，抗拉强度、屈服强度和断裂韧度受回火保温时间的影响较大， 具体为： 1) 随回火保温时间的延长，强度明显下降；2) 断裂韧度值随回火保温时间的延长，呈明显上升趋势；3) 冲击值受回火保温时间影响较小。

通过上述分析可知，A-100钢棒料最终热处理回火时间应≤5.5h。

针对试验中，在标准规定的回火保温时间(5～8h)内，出现了抗拉强度<1 930MPa，对试验设备和原材料进行了分析。经对原材料化学成分和力学性能复验结果检查表明，化学成分和力学性能合格，但抗拉强度偏低。

3.2.2A-100钢锻件回火保温时间对力学性能的影响

因A-100钢棒料在规范规定的回火保温时间(5～8h)内出现抗拉强度不合格，故不能全面的反映合格强度范围内的变化趋势；所以，用锻件余料加工8件各种规格试件，并分别在5、6、7和8h等4个保温时间点进行试验。

热处理制度：885 ℃，保温90min，油淬+冷处理-73 ℃，75min+回火482 ℃，分别保温5、6、7和8h。

热处理后试验数据见表6，曲线如图8和图9所示。

表6　不同回火保温时间试验数据(锻件)

图8　不同回火保温时间对强度的影响

图9　不同回火保温时间对冲击和断裂韧度的影响

试验结果表明，试样回火时间为5～8h，力学性能均合格。从图6和图7曲线可以看出，随回火时间的延长，抗拉强度和屈服强度下降，吸收能量和断裂韧度上升。

4　结语

通过大量的工艺试验及各类数据的系统分析，寻找到影响A-100钢的关键因数；摸索出热处理参数对最终力学性能的影响趋势，通过优化最终热处理工艺参数和补充回火等措施的采取，保证了产品合格率达100%，实现了预期目标。通过试验得出如下结论：1)不同奥氏体化保温时间对力学性能有一定的影响，但影响效果并不明显；2)A-100钢随回火时间的延长，抗拉强度和屈服强度下降，吸收能量和断裂韧度上升；3)A-100钢棒料最终热处理回火时间应≤5.5h。

责任编辑马彤

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

贺亚勇(1983-)，男，工程师，主要从事飞机起落架生产过程中热处理工艺的应用和研究工作。

2015-12-25