飛機零件選材與熱處理淬火工藝

(1)飛機主梁①工作狀況
　　飛機主梁是機翼與機身連接的主要承力零件。機翼上的載荷通過主梁而傳至機身，其主要負荷有：飛行時的空氣動力（升力、阻力），機動飛行時產生的慣性力，著落時起落架的沖擊力等。這些巨大的負荷使主梁承受彎曲和剪切，同時由于機翼震動產生交變應力還能引起主梁的疲勞。②材料選擇：30CrMnSiNi2A
　　在30CrMnSiA鋼的基礎上加入1.6%的鎳，由于鎳的加入，增加了鋼的強度和韌性，也提高了淬透性，可進行熱處理淬火工藝。30CrMnSiNi2A是飛機結構中應用最廣的鋼材，故得名飛機鋼。這種鋼不含貴重金屬，價格較便宜。30CrMnSiNi2A的性能大大優于30CrMnSiA鋼，常用作飛機上一些負荷很大和很重要的零件，如起落架的支柱、輪叉、機翼主梁等。③工藝流程
　　模鍛一正火十不完全退火一機加工一等溫淬火及低溫回火一精加工一低溫回火一表面處理一裝配。④熱處理淬火工藝
　　毛坯模鍛后晶粒粗大，為了細化晶粒，降低硬度，故采用正火十不完全退火（加熱至Ac1以上20-50℃，保溫后緩冷）。
　　主梁淬火變形是熱處理的關鍵，此零件重量大（約60kg）各部分厚薄相差懸殊，強度要求又高，因此工廠采用熱處理淬火工藝為等溫淬火及低溫回火。(2)航空發動機齒輪一般齒部受壓小，轉速低的齒輪可用20鋼（或45鋼）制造；工作條件較繁重的齒輪可采用20Cr、12CrNi3A、20CrMnTi（或40Cr）等制造；尺寸大而工作條件又十分繁重的齒輪，則可用12Cr2Ni4A，18Cr2Ni4WA等高級滲碳鋼來制造。①選用材料：12Cr2Ni4A：12Cr2Ni4A鋼合金元素的含量高于5%，這種鋼具有很高的強度、韌性，是航空工業上應用較廣的一種滲碳鋼。
　　②技術要求：齒牙一滲碳層0.7-0.9mm，滲碳淬火后硬度≥60HRC；心部一31-41HRC；變形一齒間對基準面的跳動量不大于0.06mm。
　　③工藝流程：模鍛一正火十高溫回火一機加工一滲碳、淬火及低溫回火一精加工一表面處理-檢驗裝配。
　　④熱處理淬火工藝12Cr2Ni4A淬透性極好，以至在空氣中也能獲得馬氏體組織，使鋼具有很高的強性與韌性。為了更好地改善切削加工性，均勻組織，消除內應力，航修工廠對12Cr2Ni4A鋼的預備熱處理淬火工藝采用正火（860℃空冷）+高溫回火( 600℃)進行軟化，使硬度=207-321HBS。滲碳( 930℃)、淬火(810℃)及低溫回火(150℃)，保證齒面硬度≥60HRC，心部31-41HRC。(3)壓氣機葉片飛機發動機的葉片分為導向葉片、渦輪葉片和壓氣機葉片等，根據它們所處的位置，最大工作溫度的不同，選材和熱處埋淬火工藝不同。壓氣機部件中以轉子葉片受力最大、最復雜，它承受本身高速轉動產生的離心力，因此要求它具有高的比強度。它還承受空氣動力所產生的扭力、彎曲力和脈動疲勞應力，此外，還要有高的抗應力疲勞和熱疲勞能力，良好的抗氧化性和抗大氣腐蝕和應力腐蝕的能力。①1Cr11Ni2W2MoV鋼制壓氣機葉片
性能要求：σb≥1079MPa，σ0.02≥883MPa。
熱處理淬火工藝：淬火加熱至(1000±10)℃，保溫45-60min，空冷。回火加熱至540-600℃，保溫3.6～4.5h。②TC4鈦合金壓氣機時片
性能要求：室溫力學性能為σb≥902MPa，δ≥1 0%，Ψ≥30%，ak≥30J／cm2，持久強度的試驗溫度為400℃，應力為568MPa時的持續時間≥100h。
熱處理淬火工藝：退火（800±10）℃保溫時間1-1.5h，（最大截面厚度≤25mm者保溫1h，最大截面厚度為26-50mm者保溫1.25h），空冷。機加工后進行去應力處理加熱到（650±10）℃，保溫1h，空冷。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。