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16Cr3NiWMoVNbE結(jié)構(gòu)鋼（16Х3НВФМБ-Ш）航空發(fā)動機(jī)用滲碳齒輪鋼

發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn 更新時間：2014-05-12

我國用于制造航空發(fā)動機(jī)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(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼，可用于制造航空發(fā)動機(jī)的傳動齒輪，該鋼具有良好的淬透性、高抗拉強(qiáng)度和高韌塑性。經(jīng)滲碳并淬火低溫回火后，表面具有很高的硬度，心部的強(qiáng)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(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成分見表1，來源《航空發(fā)動機(jī)設(shè)計用材料數(shù)據(jù)手冊》。

　　表1 16Cr3NiWMoVNbE鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)

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	余量

將坯料軋制成Φ25mm的鋼棒，再經(jīng)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(jìn)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(huán)疲勞試驗方法》在EHF-EA10型液壓伺服疲勞試驗機(jī)上進(jìn)行。試驗采用軸向應(yīng)變控制，總應(yīng)變幅（1/2Δεt）范圍為0.5%～1.0%，引伸計的標(biāo)距為12mm，引伸計通過石英刀口與試樣接觸測試標(biāo)距內(nèi)的應(yīng)變，載荷波形為三角波，試驗溫度為25、100、200、300、350℃，應(yīng)變比R（最小應(yīng)變εmin與最大應(yīng)變εmax之比）為-1，通過爐內(nèi)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(jié)構(gòu)鋼的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)、疲勞周明和循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)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(jié)果表明：試驗鋼在溫度不高于200℃時，表現(xiàn)出循環(huán)軟化的現(xiàn)象，而在300℃時，表現(xiàn)出明顯的循環(huán)硬化現(xiàn)象；加載應(yīng)變幅值越大，試驗鋼的疲勞壽命越低；在加載總應(yīng)變范圍內(nèi)，壽命隨溫度的升高而降低；利用三參數(shù)冪函數(shù)公式能較好地表征不同溫度下的應(yīng)變-壽命關(guān)系，為16Cr3NiWMoVNbE鋼在航空發(fā)動機(jī)上的應(yīng)用提供依據(jù)。

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