航空機用途に使用される高強度ステンレス鋼

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通常、引張強度が800MPaを超えるステンレス鋼は高強度ステンレス鋼と呼ばれ、降伏強度が500MPaを超えるステンレス鋼は高強度ステンレス鋼と呼ばれ、降伏強度が1380MPaを超えるステンレス鋼は超高強度ステンレス鋼と呼ばれます。航空産業の発展により、航空機と航空エンジンの性能向上は金属材料に大きく依存していることが判明しました。鋼鉄は強度、靭性、耐応力腐食割れ性、耐衝撃性に優れているため、着陸装置、桁、高応力ジョイント、ファスナーなどの航空機の重要な構造部品には、今でも高強度ステンレス鋼が使用されています。

高強度ステンレス鋼には、主にマルテンサイト析出硬化ステンレス鋼と半オーステナイト析出硬化ステンレス鋼が含まれます。マルテンサイト析出硬化ステンレス鋼の強度は、マルテンサイト変態と析出硬化処理によって達成され、その利点は高強度であると同時に、低炭素、高クロム、高モリブデンおよび/または高銅のため、その耐食性は一般に18Cr-8Niオーステナイトステンレス鋼より低くありません。切削性が良く、溶接性が良く、溶接後に局部焼鈍を必要とせず、熱処理プロセスが比較的簡単です。主な欠点は、焼鈍状態でもその構造が低炭素マルテンサイトであるため、深変形冷間加工を行うことが難しいことです。一般的な鋼種は次のとおりです。 17-4PH PH13-8Moは、400℃で動作するエンジンベアリング部品、ファスナーなどの高強度耐腐食ベアリング部品の製造に使用されます。PH13-8Moは、航空ベアリングの耐腐食性中温構造部品に広く使用されています。

半オーステナイト析出硬化ステンレス鋼は、オーステナイト状態で機械加工、冷間変形、溶接することができ、その後、時効を調整することでマルテンサイト変態と析出硬化を制御し、異なる強度と靭性の調整を得ることができます。この鋼は、耐食性と耐熱性、特に耐応力腐食性に優れており、540℃以下で使用する部品の製造に特に適しています。欠点は、熱処理プロセスが複雑で、熱処理温度制御要件が非常に正確（±5℃）であることです。鋼の加工硬化傾向が大きく、深変形冷間加工には多くの中間焼鈍時間が必要になることがよくあります。一般的なグレードは次のとおりです。 17-7時、PH15-7Moなど。この種類の鋼は主に航空業界で使用され、400℃以下で動作する腐食支持構造、例えば各種パイプ、パイプジョイント、スプリング、ファスナーなどに使用されます。

 

航空機の着陸装置

航空機着陸装置の製造に使用される材料は、30CrMnSiNi2A、4340、300M、Aermet100であり、より高い要件を持つ他の航空機着陸装置およびファスナーは、主に析出硬化ステンレス鋼で作られています。 17-4PH F-15航空機の着陸装置には15-5pH、B-767航空機の着陸装置には15-5pHが使用されています。PH13-8mo鋼は17-4PHの代替となる可能性があります。 15-5時、17-7PH、PH15-7Mo などの鋼は、同じグレードの析出硬化型ステンレス鋼よりも耐応力腐食性が優れているため適しています。

平面ベアリング

ドイツのFAG社は、高圧窒素雰囲気下でエレクトロスラグ再溶解するPESRプロセスで製造された窒素添加マルテンサイトステンレス鋼Cronidur30（0.31%C-0.38%N-15% Cr-L %Mo）を開発しました。これは、高窒素で完全に硬化した高温ステンレス鋼であり、SUS440よりも耐食性に優れています。完全硬化型であるため、高いDN値（D：ベアリング内径/mm、N：シャフト回転数/arin）には適していませんが、同じCronidur30は、高周波焼入れにより、残留圧縮応力と破壊靭性値DN400万を同時に満たすことができます。ただし、焼戻し温度が150℃未満であるため、エンジン停止後の熱衝撃によるベアリング温度の上昇に耐えられません。

航空機ベアリング構造部品

航空機のベアリング構造における高強度ステンレス鋼は主に 15-5時、17-4PH、PH13-8Moなど、ハッチカバーラッチ、高力ボルト、スプリングなどの部品を含む。民間航空機では、ボーイング737-600の翼桁用の15-5PH鋼、タイプA340-300の翼桁PH13-8Mo鋼など、翼桁にこのような高強度ステンレス鋼を使用しています。Ph13-8Moは、胴体フレームなど、特に横方向の性能に対して高い強度と靭性を必要とする部品に使用されます。最近では、靭性と応力腐食耐性が向上したため、Custom465がテストされました。Custom465は、航空機のフラップガイド、スラットガイド、トランスミッション、エンジンマウントなどの製造用に、Custom450とCustom455に基づいてカーペンターによって開発されました。この鋼は現在、MMPDS-02、AMS5936、ASTM A564の技術仕様に含まれています。航空機構造物の製造には、4340などの低合金鋼と同等の1800MPaの強度と、SUS630などの析出硬化型ステンレス鋼と同等の耐食性、靭性を持つ高強度ステンレス鋼HSL180（0.21C-12.5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo）が使用されています。