崔一平 魏志堅(jiān) 夏欲民 盧 艷 浦斯洪

(貴州安大航空鍛造有限責(zé)任公司，貴州561005)

40CrNi2Si2MoVA是一種低合金超高強(qiáng)度鋼。該鋼淬透性好，抗回火能力強(qiáng)，不但具有超高的強(qiáng)度而且還有優(yōu)良的橫向塑性、斷裂韌度、抗疲勞性能以及抗應(yīng)力腐蝕性能，是目前世界上強(qiáng)度較高，綜合性能較好，在軍用、民用飛機(jī)上使用最成熟的起落架用鋼。該鋼對(duì)缺口和氫脆比較敏感，具有明顯的過熱敏感性，在鍛件生產(chǎn)中容易出現(xiàn)低倍粗晶，所以熱工藝參數(shù)的制定及控制極為關(guān)鍵。

1 實(shí)驗(yàn)材料、方法及結(jié)果

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用40CrNi2Si2MoVA鋼是撫鋼生產(chǎn)的規(guī)格為?200 mm的棒材，采用真空感應(yīng)加真空自耗冶煉。棒材原始晶粒度為7級(jí)，經(jīng)超聲波探傷未見超標(biāo)單顯，雜波?1.2-6dB。化學(xué)成分見表1。

1.2 試驗(yàn)方法及結(jié)果

表1 化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)Table 1 The chemical composition(mass fraction, %)

1.2.1 變形試驗(yàn)及結(jié)果

分別取?200 mm×100 mm、?200 mm×150 mm的棒材在1 160℃下采用天然氣爐加熱，保溫時(shí)間按0.3 min/mm控制。在30 kN自由鍛錘上沿軸向分別拔長(zhǎng)至□120 mm×L、□150 mm×L，標(biāo)記“1”、“2”。一火完成，終鍛溫度實(shí)測(cè)910℃，鍛后空冷。鍛件熱處理制度為：正火925±10℃ ，回火700±10℃。鍛件經(jīng)超聲波探傷未見超標(biāo)單顯，雜波?1.2-9dB。試樣經(jīng)870℃油淬處理后，檢查晶粒度均為8級(jí)。低倍組織符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能試樣經(jīng)870℃油淬，300℃回火兩次后，測(cè)試結(jié)果見表2。

1.2.2 空燒試驗(yàn)檢查晶粒度

從標(biāo)記為“1”、“2”的鍛件上分別切取小試塊各5塊，保溫20 min空燒后空冷，并進(jìn)行預(yù)備熱處理(正火925±10℃，回火700±10℃)，最后進(jìn)行870℃油淬處理。按照直接腐蝕法檢查晶粒度結(jié)果見表3。

表2 力學(xué)性能Table 2 The mechanical property

表3 晶粒度結(jié)果Table 3 The results of grain size

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)變形試驗(yàn)可知，在原材料組織狀態(tài)一致的情況下，采用不同變形量(1#鍛件變形量54%、2#鍛件變形量28%)的鍛造變形，熱處理后超聲波探傷雜波水平比原棒材下降3dB，晶粒度從7級(jí)提高到8級(jí)，鍛件性能指標(biāo)均合格且基本在同一數(shù)量級(jí)。

鑒于40CrNi2Si2MoVA鋼鍛件最容易出現(xiàn)粗晶，因此相關(guān)資料介紹鋼坯每次變形量應(yīng)不小于35%。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，尤其是模鍛件的生產(chǎn)及自由鍛件的整形，不可避免的存在變形量小于30%的情況。為防止鍛件在小變形時(shí)的晶粒長(zhǎng)大，適當(dāng)降低鍛件加熱溫度是一種可行的方法。小試塊空燒試驗(yàn)表明，在920℃、950℃、980℃空燒后，晶粒度由8級(jí)降為7級(jí)，但在1 120℃空燒后，晶粒度由8級(jí)降為6.5級(jí)，在1 160℃空燒后，晶粒度由8級(jí)降為6級(jí)。因此選1 000℃進(jìn)行加熱，保證在鍛件小變形及整形時(shí)有約150℃的溫度范圍(終鍛溫度按不小于850℃計(jì)算)應(yīng)該是可行的。

3 生產(chǎn)驗(yàn)證情況

某機(jī)型兩項(xiàng)40CrNi2Si2MoVA鋼外筒自由鍛件尺寸較大，毛料重量分別達(dá)775 kg、310 kg，分別采用?350 mm、?300 mm棒材生產(chǎn)，投產(chǎn)鍛件及對(duì)應(yīng)棒材晶粒度情況見表4。

表4 棒材晶粒度情況Table 4 The grain size of bar material

因原材料晶粒度基本均勻，且符合鍛件的晶粒度要求，因此經(jīng)二火改鍛后直接在12.5 MN水壓機(jī)上按鍛件圖尺寸要求進(jìn)行成形，變形量在50%左右。但是因?yàn)槔饨浅霈F(xiàn)塌角造成尺寸不符合圖紙要求。按照前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果將此兩項(xiàng)鍛件在1 000℃加熱，通過局部小變形整形后最終滿足鍛件尺寸要求。理化測(cè)試組織合格，晶粒度符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，力學(xué)性能見表5。

表5 力學(xué)性能Table 5 The mechanical property

4 結(jié)論

為避免鍛件產(chǎn)生粗晶，正常鍛造加熱溫度下每次變形量一般應(yīng)不小于35%。但因模鍛或整形需要采用局部小變形時(shí)，鍛造加熱溫度可按1000℃進(jìn)行。

[1] 《中國(guó)航空材料手冊(cè)》編輯委員會(huì).中國(guó)航空材料手冊(cè)，第1卷.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.

[2] 六一二研究所.300 M鋼在八三工程起落架上的應(yīng)用技術(shù)研究.