化學鈍化對S280超高強度不銹鋼綜合性能的影響
發布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時間：2016-01-21
北京航空材料研究院試制出新型超高強度不銹鋼S280，抗拉強度σb達到1900MPa級，與300M或AerMet100鋼相當，屈服強度達到1300～1500MPa，沖擊韌性為130J/cm2，斷裂韌性120MPa·m1/2。
?超高強度鋼是航空領域的重要關鍵材料之一，目前95%以上的飛機起落架、機翼主梁等都是采用超高強度鋼制造的，如300M鋼、AerMet100鋼等。然而超高強度鋼普通存在著耐蝕性較差的問題，在實際使用時必須進行一定的表面處理，以提高耐蝕性。
美國QuesTek公司采用工藝設計制造材料的方法，成功研制了世界上第一款結構用超高強度不銹鋼Ferrium?S53。這種新型超高強度不銹鋼的耐蝕性相當于15-5PH沉淀硬化不銹鋼，強度與300M相當或更好，耐應力腐蝕破裂K1scc≥16.5MPa·m1/2，目前已經在T-38教練機上用作主起落架材料。我國相關科研院所也對超高強度不銹鋼進行了深入研究。北京航空材料研究院試制出新型超高強度不銹鋼S280，抗拉強度σb達到1900MPa級，與300M或AerMet100鋼相當，屈服強度達到1300～1500MPa，沖擊韌性為130J/cm2，斷裂韌性120MPa·m1/2。
作為新一代飛機起落架材料，S280超高強度不銹鋼的綜合研究仍較為缺乏，目前主要集中在組織結構、強化手段、腐蝕行為等方面。然而，目前有關S280不銹鋼的鈍化處理的研究鮮見報道，鈍化處理對材料綜合性能的影響亟待深入開展。
研究人員采用北京航空材料研究院試制的S280超高強度不銹鋼，對化學鈍化工藝進行了優化研究，獲得了最佳鈍化工藝參數，并對鈍化后的超高強度不銹鋼進行了綜合性能檢測，以期為S280超高強度不銹鋼的應用提供可靠的技術保障。
試驗材料的化學成分（質量分數，%）為：C0.18，Cr12.00，Ni4.00，Co14.00，Mo2.00，W1.00，余量為Fe。試樣的熱處理過程如下：1080℃保溫進行奧氏體化，油淬后在-73℃冷處理，最后在540℃回火，并空冷。化學鈍化前，試樣首先采用丙酮除油，然后分別采用水性清洗劑、去離子水清洗，并能夠保持水膜聯系30s以上。化學鈍化后，試樣采用潔凈壓縮空氣吹干，待用。用于原子力顯微鏡檢測的試樣尺寸為20mm×20mm×2mm，表面采用水砂紙逐級打磨至2000號，再用金剛石研磨膏拋光，最后依次在丙酮、去離子水中超聲清洗10min，空氣中干燥后待用。其他表征和測試的試樣尺寸為100mm×50mm×2mm。
S280超高強度不銹鋼的化學鈍化工藝采用AMS2700C中的相關配方，研究結果表明：
（1）S280不銹鋼經過35%HNO3溶液室溫鈍化60min后，自腐蝕電位和點蝕電位都比裸材明顯正移，自腐蝕電流密度也大幅下降。
（2）S280不銹鋼表面鈍化膜的AFM測試顯示，經過60min化學鈍化后，鈍化膜結構最為致密；鈍化膜粗糙度隨鈍化時間延長，先降低后升高，這與電化學測試結果相一致。
（3）S280不銹鋼表面鈍化膜的成分是各種金屬的氧化物、氫氧化物或羥基氧化物，主要包括Fe2O3、FeOOH、Cr(OH)3、CrO3、Cr2O3、CoO、Co(OH)2、Ni2O3等。在高分辨圖譜中發現少量金屬間氧化物M-O-N的存在，進一步顯示出鈍化膜具有較強的穩定性。
（4）S280不銹鋼經過優化的鈍化處理后，耐蝕性得到了大幅度提高，中性鹽霧耐受時間達到200h；鈍化后再除氫的試樣完全能夠滿足氫脆要求；鈍化處理對S280不銹鋼疲勞壽命的降低程度很小。
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