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16Cr3NiWMoVNbE結構鋼（16Х3НВФМБ-Ш）航空發動機用滲碳齒輪鋼
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-05-12
我國用于制造航空發動機齒輪的材料大致分為滲碳鋼和滲氮鋼兩種。滲碳鋼主要有：12CrNi3A，12Cr2NiA，14CrMnSiNi2MoA，18Cr2Ni4WA，20CrNi3A，16Ni3CrMoE，16Cr3NiWMoVNbE，16CrNi4MoA和18CrNi4A。其中后四種鋼是按國外牌號仿制的。滲氮鋼主要有：30Cr3MoA，32Cr3MoVA，35CrNi4MoA，38CrMoAlA等。
我國用于制造航空發動機齒輪的材料大致分為滲碳鋼和滲氮鋼兩種。滲碳鋼主要有：12CrNi3A，12Cr2NiA，14CrMnSiNi2MoA，18Cr2Ni4WA，20CrNi3A，16Ni3CrMoE，16Cr3NiWMoVNbE，16CrNi4MoA和18CrNi4A。其中后四種鋼是按國外牌號仿制的。滲氮鋼主要有：30Cr3MoA，32Cr3MoVA，35CrNi4MoA，38CrMoAlA等
16Cr3NiWMoVNbE鋼屬于特級優質結構鋼，可用于制造航空發動機的傳動齒輪，該鋼具有良好的淬透性、高抗拉強度和高韌塑性。經滲碳并淬火低溫回火后，表面具有很高的硬度，心部的強度、韌性和塑性配合良好，具有很好的鍛造和切削加工性能，可在300℃以下長期工作。
試驗所用16Cr3NiWMoVNbE結構鋼的化學成分見表1，來源《航空發動機設計用材料數據手冊》。
表1 16Cr3NiWMoVNbE鋼的化學成分(質量分數,%)
| Si | Ni | Cr | W | V | Mo | Nb | Ce | S | P | Cu | Fe |
| 0.6~ | 1.0~ | 2.6~ | 1.0~ | 0.35~ | 0.4~ | 0.1~ | 0.01 | ≤ | ≤ | ≤ | 余量 |
| 0.9 | 1.5 | 3 | 1.4 | 0.55 | 0.6 | 0.2 | ~0.2 | 0.01 | 0.015 | 0.2 |
將坯料軋制成Φ25mm的鋼棒，再經900℃淬火，保溫15min，油冷，300℃回火，保溫3h，空冷熱處理。熱處理后的試樣毛坯加工成低周疲勞試樣進行試驗。試驗鋼的拉伸性能見表1。低周疲勞試驗按GB/T?15248-2008《金屬材料軸向等幅低循環疲勞試驗方法》在EHF-EA10型液壓伺服疲勞試驗機上進行。試驗采用軸向應變控制，總應變幅（1/2Δεt）范圍為0.5%～1.0%，引伸計的標距為12mm，引伸計通過石英刀口與試樣接觸測試標距內的應變，載荷波形為三角波，試驗溫度為25、100、200、300、350℃，應變比R（最小應變εmin與最大應變εmax之比）為-1，通過爐內電阻絲輻射加熱試樣，溫度波動控制在±2℃。研究了不同溫度下該結構鋼的循環應力響應、疲勞周明和循環應力-應變行為。
表1??16Cr3NiWMoVNbE鋼的拉伸性能
|
溫度/℃
|
σb/MPa
|
σ0.2/MPa
|
δ5/%
|
Ψ/%
|
|
25
|
1400
|
1190
|
14
|
62
|
|
200
|
1460
|
1110
|
11
|
56
|
|
300
|
1460
|
1050
|
15
|
56
|
?
結果表明：試驗鋼在溫度不高于200℃時，表現出循環軟化的現象，而在300℃時，表現出明顯的循環硬化現象；加載應變幅值越大，試驗鋼的疲勞壽命越低；在加載總應變范圍內，壽命隨溫度的升高而降低；利用三參數冪函數公式能較好地表征不同溫度下的應變-壽命關系，為16Cr3NiWMoVNbE鋼在航空發動機上的應用提供依據。
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