超高強(qiáng)度合金鋼300M應(yīng)用于飛機(jī)起落架

隨著材料技術(shù)、鍛造技術(shù)、加工技術(shù)的不斷發(fā)展，使用超高強(qiáng)度合金鋼制造大型飛機(jī)起落架主承力構(gòu)件成為必然選擇。目前，國外應(yīng)用比較廣泛的起落架用材為超高強(qiáng)度合金鋼，如法國35NCD16、俄羅斯30ХГСН2А，美國300M等。材料強(qiáng)度高可以使起落架質(zhì)量輕，減重一直是起落架設(shè)計所追求的重要指標(biāo)。與此同時，材料要具有優(yōu)良的綜合性能，以保證起落架工作的可靠性。

（1）金屬特性 300M超高強(qiáng)度合金鋼是美國航空工業(yè)重要的一種中碳碳鎳鉻鉬鋼，金屬成分如表1所示。

表1　材料化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

與其他金屬相比，該金屬的化學(xué)、物理和力學(xué)性能有其自己的特點，概括起來有以下幾點：

1、強(qiáng)度高

經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)熱處理油淬加回火后，鋼的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到1860MPa以上，是當(dāng)前使用強(qiáng)度最高的低合金超高強(qiáng)度鋼。強(qiáng)度高可以使零件減重，提高強(qiáng)度一直是起落架零件設(shè)計追求的主要目標(biāo)之一。美國飛機(jī)機(jī)翼重要承力構(gòu)件也已采用300M鋼并使用到最高強(qiáng)度水平。

2、橫向塑性高

在材料標(biāo)準(zhǔn)中將橫向斷面收縮率作為主要力學(xué)性能指標(biāo)是300M鋼的特點，這是針對起落架零件使用的特點提出來的。

3、斷裂韌性高

斷裂韌性高說明抗裂紋擴(kuò)展性能強(qiáng)。在材料選用時應(yīng)當(dāng)同時注重銳缺口韌性和鈍缺口韌性。它們代表的物理含義不同，因而不能相互代替。

4、疲勞性能優(yōu)良

300M鋼的抗疲勞性能明顯優(yōu)于4340。這對起落架及其他飛機(jī)構(gòu)件長壽命使用極為有利，也是300M鋼在飛機(jī)上獲得廣泛應(yīng)用的主要原因。

5、抗腐蝕性能好

成分中含1.5%的硅改善300M鋼的抗應(yīng)力腐蝕性能，與同類鋼相比，其應(yīng)力腐蝕性好。

300M超高強(qiáng)度鋼因其優(yōu)良的橫向塑性、斷裂韌度和抗疲勞性能，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于航空航天高強(qiáng)螺栓、起落架等關(guān)鍵承力構(gòu)件。

目前，300M鋼零件通常采用鍛造成形后再機(jī)械加工的方法進(jìn)行成形,材料利用率較低，同時，其較大的變形抗力，限制了300M鋼在大型復(fù)雜零部件中的應(yīng)用。激光立體成形技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸、高性能、復(fù)雜金屬零件的無模具、快速、全致密近凈成形，還可用于大型復(fù)雜構(gòu)件的高性能修復(fù)，在300M鋼復(fù)雜零件成形制造與修復(fù)中具有重要應(yīng)用前景。