直升机用高均质性钢材及其标准分析

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1、工作研究直升机用高均质性钢材及其标准分析袁文明1金春玉2(1．北京航空材料研究院，北京100095；2．哈尔滨飞机工业集团有限责任公司，黑龙江哈尔滨150066)【摘要】介绍了直升机用高均质性钢的设计要求和应用特点，分析了高均质性钢国内外标准的主要技术要求和质量保证规定，提出了今后直升机用高均质性钢的纳标建议和方案。【关键词】直升机；高均质性钢材；标准【中图分类号】1一_65【文献标识码】C【文章编号】1003-6660(2011)04-0021-04直升机用高均质性钢是指对力学性能指标上下限范围进行严格控制，确保制件冶金质量均匀和批次性

2、能稳定的一类材料。这类材料大部分用于直升机受力较大且受力情况较复杂的部位，大部分锻件属于关键件或重要件。直升机用高均质性钢材料的验收要求非常严格，与国内其它标准相比，高均质性钢材不仅强度和硬度有上下限控制，还通过100％超声检测来控制内部缺陷，材料加工成零件后还通过100％均质性检验(包括硬度检测等)来保证材料制件的性能均匀性。直升机用高均质性钢材的国外标准有法国宇航标准和欧洲直升机公司标准。法国高均质性钢宇航标准主要为AIR。但是欧洲直升机公司从上世纪末开始，编制了一系列高均质性钢的公司级标准后，AIR标准就不再使用了。欧洲直升机公司高

3、均质性钢锻件通用标准为IGC，原材料专用标准为ASNA、IGC等，这些专用技术标准规定的冶炼方法是电渣重熔、真空重熔或更高级的熔炼方法，其技术要求除了5大力学性能指标(ab、O'po：、8，、HB、A。)、金相(显微组织、低倍、晶粒度、夹杂物)外，还有疲劳性能、超声波和锻件的批次均质性要求。其中，o。和HB指标都规定了上下限值，并且用硬度检测锻件的批次均质性。与国内的国军标和航标相比，技术要求的项目多了很多项，夹杂物指标要求也高，这种严格控制对零件性能稳定和疲劳寿命保证将起到重要作用。从上个世纪90年代以来，我国直升机上已经使用了多年高均

4、质性钢材，该类材料在新型武装直升机和通用直升机上的需求量有增加的趋势，但是目前还没有行业以上的高均质性钢技术标准，目前，高均质性钢的生产和验收仍处于使用型号专标、国外标准和技术协议的不规范状态。因此急需编制统一规范的行业标准，为新型直升机的研制提供技术基础。1直升机用高均质性钢设计要求和应用特点1．1设计要求直升机主要通过高速旋转的旋翼提供升力、前进力，通过变向变速传递涡轴动力，并靠尾桨实现平衡与方向操纵，机身结构无气动加热，机身下部要求抗坠毁，使用环境条件恶劣多变，且要求具有高的使用可靠性和长的使用寿命，因此，与其他机械装备相比，直升机

5、对其所用材料要求非常严格。不仅要求较高的比强度、比刚度，承受各种拉应力、压应力和剪应力等，保证直升机静强度设计要求；还要求较好的疲劳性能，承受旋翼高速旋转运动引起的各种疲劳、振动载荷，保证直升机动强度设计要求。直升机用高均质性钢设计要求如下：一是具有高比强度(6b／p)，高比刚度(E／p)，以减轻直升机结构重量，增加直升机运载能力，提高其机动性，加大航程，减少燃油消耗；二是旋翼与传动系统中的转动部件所用材料要具有高的抗疲劳性能，以防止直升机关键件疲劳断[收修订稿日期】2011-04—204篮巡』团d险航空标准化与质量2011年第4期裂失效

6、。三是起落架等部件用钢应满足较高的抗应力腐蚀及断裂韧性要求，以保证其获得高的抗坠、防腐性能和可靠性；四是应严格贯彻材料标准要求，控制材料均质性，以保证直升机在规定的使用寿命期内具有使用可靠性与安全性。1．2应用特点最近20年来，通过直升机用材料的国产化研制，我国已引进了15CDV6、16NCDl3、30CDl2、30NCDl6、32CDVl3、35NCDl6；Z12CNDVl2、Z12CN13、Zl5CNl7—03、Z一50NMCl2(z一55NMCl2-05)等欧洲直升机用高均质性结构钢、不锈钢材料，并广泛应用于在研在制的各型号直升机中

7、。与国内同类型的其他材料相比，高均质性钢具有纯净度高、强韧性配合良好、冶金质量和性能均匀性好等特点，上述材料是按欧洲直升机用材料标准并采用先进的冶炼方法生产的，与过去相比，直升机用高均质性钢新材料在技术水平上明显上升了一个台阶。1．2．115CrMoMnVA，E(15CDV6)一种高强度调质钢，淬火加高温回火后具有高的强度、好的塑性和韧性、良好的冲压性能和焊接性能，经调质处理后，可焊接任何复杂的构件，焊后不需进行热处理。适合制造截面较小的焊接件和钣金件。1．2．216Ni3CrMoA／E(16NCDl3)一种低合金渗碳钢，该钢具有突出的塑

8、性、韧性和良好的淬透性，由于钢中加入了一定量的合金元素钼，降低了钢的过热敏感性，使钢的工艺性能有所提高。经渗碳并淬火加低温回火，表面具有很高的硬度，心部又有好的强度与韧性的配合。该钢锻造和切I