189-paper-aermet100鋼的研究與發(fā)展

1、編號：編號：A4A4（中文全文）（中文全文）AerMet100鋼的研究與發(fā)展鋼的研究與發(fā)展李志，趙振業(yè)（北京航空材料研究院，北京100095）摘要：摘要：本文以AerMet100鋼專利和AMS標(biāo)準(zhǔn)的變遷為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來國外AerMet100鋼研究內(nèi)容和材料院相關(guān)的研究工作，理出提高AerMet100鋼斷裂韌度研究的思路。不斷提高純潔度是AerMet100鋼斷裂韌度提高的重要條件之一；通過多元微量稀土元素改變雜質(zhì)元素的狀態(tài)和空間分布，可

2、以有效減少雜質(zhì)元素對斷裂韌度的危害；熱處理形成的穩(wěn)定的逆轉(zhuǎn)變奧氏體對斷裂韌度起到積極作用。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：AerMet100鋼；斷裂韌度；純潔度；稀土元素；熱處理工藝ResearchdevelopmentofAerMet100steelLIZhiZHAOZhenye(InstituteofAeronauticalMaterialsBeijing100095China)Absrtact:SincethepublicationofU.S.P

3、atentAMSspecificationsofAerMet100steelAlotofchangeshavetakenplaceaboutthecriteriastipulatedinthesetechnicaldocuments.ConsideringthesechangescombiningtheachievementsgainedinourresearchesengagedintheBIAMconsultingthetechni

4、calpaperspublishedabroadwedrewoutsomeideasaboutimprovingthefracturetoughnessofAerMet100steel.Continuingincreasingthepurificationcleanlinesswouldbeoneofthemostimptantmeasuresaddingmultiplerareearthelementsastraceconstitue

5、ntswouldchangethecompositionsizeoftheinclusionsaswellasimprovethedistributionoftheseinclusionssotheinversioneffectoftheinclusionsonfracturetoughnesswouldbereduced.Thestablerevertedaustenitefmedduringheattreatmentwouldbep

6、ositivetothefracturetoughness.keywds:AerMet100steelfracturetoughnesscleanlinessrareearthelementsheattreatment.隨著飛機(jī)在苛刻服役環(huán)境條件下對壽命要求的不斷提高，需要與300M鋼強(qiáng)度相同而斷裂韌度更高的（KIC≥110MPa）新的結(jié)構(gòu)鋼，AerMet100鋼就是m在這一需求背景下發(fā)明的。該鋼自上世紀(jì)80年代后期研究、發(fā)明至今，提高

7、斷裂韌度的理論和方法一直是該合金研究的主題。本文針對國外AerMet100鋼研究歷程，結(jié)合我們的一些研究工作，對AerMet100鋼性能提高的理論和方法進(jìn)行綜合評述。1合金化學(xué)成分合金化學(xué)成分在合金專利[12]和AMS6532（A）[34]標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了主化學(xué)成分范圍，但就合金而言，主成分基本就是一個點，只是由于冶金工藝過程的控制程度而在很小范圍內(nèi)波動。AerMet100鋼主化學(xué)成分是：C：0.23%，Co：13.4%，Cr：3.1%，T

8、able2Traceelementanalysisofheat3※～12※steelsinweightpercent元素3※鋼4※鋼5※鋼6※鋼7※鋼8※鋼9※鋼10※鋼11※鋼12※鋼Mn＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01Si0.010.010.010.010.010.010.010.010.010.01P＜0.005＜0.005＜0.005＜0.005＜0.005＜0

9、.005＜0.005＜0.005＜0.005＜0.005S0.00080.00060.00060.00070.00080.00070.00080.00090.0005＜0.0005Ti0.010.010.010.010.010.010.010.010.010.01Al＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01＜0.01Ce0.0040.0060.0090.001＜0.001＜0.0010.

10、0010.0010.0240.029La0.0020.0020.003＜0.001＜0.001＜0.001＜0.001＜0.0010.0050.005Ca＜0.0010＜0.0010＜0.00100.0020.0020.0020.002＜0.0010＜0.0010＜0.0010CeS5.010.015.01.4＜1.2＜1.4＜1.21.148.0582002年發(fā)表的研究論文表明[7]，AerMet100鋼主成分仍無變化，雜質(zhì)元素S、A

11、l、O、N等控制水平有進(jìn)一步降低的趨勢（見表3），13※鋼（原文中爐號是1號）是目前可以查到的S、Al、O、N等含量最低的AerMet100鋼。稀土元素對控制夾雜物和合金力學(xué)性能的研究還在繼續(xù)，有多種稀土元素少量共同加入的趨勢。13※、15※鋼（原文中爐號是3號）中Ce、La、Nd、Pr等每一種稀土元素含量都很少，但稀土元素的總量也達(dá)到了0.002%以上，與6※、7※、8※、9※爐鋼中鈣的含量相當(dāng)。表313※、14※、15※鋼中雜質(zhì)及微

12、量元素含量鋼中雜質(zhì)及微量元素含量[7]（wt%）Table3Traceelementanalysisofheat13※、14※、15※steelsinweightpercent元素13※鋼14※鋼15※鋼P0.0030.0030.003S0.00050.00040.0008O0.00030.00120.0006N0.00070.00050.0005Ti0.0120.010.014Al0.0020.0030.004Ce0.00080.00

13、720.0020La0.00040.00220.0004Nd0.00080.00200.0003Pr＜0.001＜0.001＜0.001Ce＋La＋Nd＋Pr～0.002～0.0114～0.00272熱變形和熱處理工藝熱變形和熱處理工藝1※鋼的開坯鍛造工藝是[2]：鋼錠在1176℃擴(kuò)散處理16h，之后出爐開坯，變形量≥30％，回爐再次加熱溫度是982℃。鍛制后材料經(jīng)過676℃16h保溫后空冷，粗加工后的拉伸和斷裂韌度試樣熱處理工藝是：8