Thép không gỉ cường độ cao được sử dụng trong các ứng dụng máy bay

Chúng ta thường gọi độ bền kéo cao hơn 800MPa, cường độ năng suất cao hơn 500MPa thép không gỉ là thép không gỉ cường độ cao, cường độ năng suất cao hơn 1380MPa thép không gỉ được gọi là thép không gỉ cường độ siêu cao. Sự phát triển của ngành hàng không đã chứng minh rằng việc nâng cao hiệu suất của máy bay và động cơ máy bay phần lớn phụ thuộc vào vật liệu kim loại. Do thép có độ bền cao, độ dẻo dai cao, khả năng chống nứt ăn mòn ứng suất cao và khả năng chống va đập tốt nên một số bộ phận kết cấu chính của máy bay như bộ phận hạ cánh, dầm, khớp chịu ứng suất cao, ốc vít và thép không gỉ cường độ cao khác vẫn được sử dụng.

Thép không gỉ cường độ cao chủ yếu bao gồm thép không gỉ làm cứng kết tủa Martensite và thép không gỉ làm cứng kết tủa bán Austenite. Độ bền của thép không gỉ làm cứng kết tủa martensite đạt được bằng cách biến đổi martensite và xử lý làm cứng kết tủa, ưu điểm là cường độ cao, đồng thời do hàm lượng carbon thấp, crom cao, molypden cao và / hoặc đồng cao, khả năng chống ăn mòn của nó nói chung là không thép không gỉ austenit ít hơn 18Cr-8Ni; Cắt tự do, khả năng hàn tốt, không cần ủ cục bộ sau khi hàn, quá trình xử lý nhiệt tương đối đơn giản. Nhược điểm chính là ngay cả ở trạng thái ủ, cấu trúc của nó vẫn là martensite carbon thấp nên khó tiến hành gia công nguội biến dạng sâu. Loại thép điển hình là 17-4PH và PH13-8Mo, được sử dụng để sản xuất các bộ phận ổ trục chống ăn mòn có độ bền cao, chẳng hạn như bộ phận ổ trục động cơ, ốc vít, v.v. hoạt động ở nhiệt độ 400oC. PH13-8Mo được sử dụng rộng rãi trong các bộ phận kết cấu nhiệt độ trung bình chống ăn mòn ổ trục hàng không.

Thép không gỉ cứng kết tủa bán Austenite có thể được gia công, biến dạng nguội và hàn ở trạng thái Austenite, sau đó có thể kiểm soát sự biến đổi martensite và làm cứng kết tủa bằng cách điều chỉnh quá trình lão hóa để đạt được độ bền và sự phối hợp độ bền khác nhau. Thép có khả năng chống ăn mòn và độ bền nhiệt tốt, đặc biệt là khả năng chống ăn mòn ứng suất và đặc biệt thích hợp để sản xuất các bộ phận được sử dụng ở nhiệt độ dưới 540oC. Nhược điểm là quá trình xử lý nhiệt phức tạp, yêu cầu kiểm soát nhiệt độ xử lý nhiệt rất chính xác (± 5oC); Xu hướng làm cứng của thép lớn, và thường cần nhiều thời gian ủ trung gian để gia công nguội biến dạng sâu. Các lớp điển hình là 17-7PH, PH15-7Mo, v.v. Loại thép này chủ yếu được sử dụng trong ngành hàng không để làm việc ở nhiệt độ dưới 400oC so với kết cấu chịu lực ăn mòn, chẳng hạn như các loại ống, mối nối ống, lò xo, ốc vít, v.v.

 

Thiết bị hạ cánh máy bay

Các vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị hạ cánh máy bay là 30CrMnSiNi2A, 4340, 300M, Aermet100 và các thiết bị hạ cánh và ốc vít máy bay khác có yêu cầu cao hơn hầu hết được làm bằng thép không gỉ cứng kết tủa, chẳng hạn như 17-4PH đối với càng đáp của máy bay F-15, 15-5pH đối với càng đáp của máy bay B-767. Thép PH13-8mo có tiềm năng thay thế 17-4PH, 15-5PH, 17-7PH, PH15-7Mo và các loại thép khác do khả năng chống ăn mòn ứng suất tốt hơn so với thép không gỉ cứng kết tủa cùng loại.

Vòng bi máy bay

Công ty FAG của Đức đã phát triển thép không gỉ martensite bổ sung nitơ Cronidur30 (0,31%C-0,38%N-15% Cr-L %Mo), được sản xuất bằng quy trình PESR nung chảy lại xỉ điện trong môi trường nitơ áp suất cao. Nó là thép không gỉ ở nhiệt độ cao với hàm lượng nitơ cao được làm cứng hoàn toàn, có khả năng chống ăn mòn cao hơn SUS440. Nó không phù hợp với giá trị DN cao (D: đường kính trong ổ trục/mm, N: vòng quay trục/arin) vì đặc tính của nó là loại cứng hoàn toàn, cùng một Cronidur30 có thể thỏa mãn giá trị ứng suất nén dư và độ bền đứt gãy DN4 triệu tại đồng thời thông qua quá trình dập tắt tần số cao. Nhưng nhiệt độ ủ thấp hơn 15OoC, nó không thể chịu được sự gia tăng nhiệt độ vòng bi do sốc nhiệt sau khi tắt động cơ.

Các bộ phận cấu trúc mang máy bay

Thép không gỉ cường độ cao trong kết cấu ổ trục máy bay chủ yếu là 15-5PH, 17-4PH, PH13-8Mo, v.v., bao gồm chốt nắp hầm, bu lông cường độ cao, lò xo và các bộ phận khác. Máy bay dân dụng sử dụng thép không gỉ cường độ cao cho xà ngang cánh, chẳng hạn như thép 15-5PH cho xà ngang cánh Boeing 737-600; Loại thép cánh A340-300 SPAR PH13-8Mo. Ph13-8Mo được sử dụng cho các bộ phận đòi hỏi độ bền và độ dẻo dai cao, đặc biệt đối với hiệu suất ngang, chẳng hạn như khung thân máy bay. Gần đây hơn, Custom465 đã được thử nghiệm nhờ độ bền tăng lên và khả năng chống ăn mòn do ứng suất. Custom465 được Carpenter phát triển trên cơ sở Custom450 và Custom455 để sản xuất thanh dẫn hướng nắp máy bay, thanh dẫn hướng thanh, hộp số, giá đỡ động cơ, v.v. Thép hiện được đưa vào thông số kỹ thuật MMPDS-02, AMS5936 và ASTM A564. Thép không gỉ cường độ cao HSL180 (0,21C-12,5Cr-1.0Ni-15.5Co-2.0Mo) được sử dụng để chế tạo kết cấu máy bay, có cùng cường độ 1800MPa như thép hợp kim thấp như 4340 và có cùng khả năng chống ăn mòn và độ bền như thép không gỉ cứng kết tủa như SUS630.