合金结构钢

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　　用于制造各种机械零件以及各种工程构件的钢材称为结构钢。在碳素结构钢的基础上，有意识地加入一种或几种合金元素，如Cr，Mn，Si，Ni，W，V，Ti，Nb及稀土等，就形成合金结构钢。合金结构钢在航空工业上应用很广，主要用作飞机和发动机上的承力构件，如梁、框、轴、接头等。

　　合金结构钢按其用途或热处理特点可分为调质钢、渗碳钢、超高强度钢、弹簧钢及轴承钢。航空工业中目前常用的合金结构钢的牌号、化学成分、热处理制度及机械性能，如表1-1所示。

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　　1.合金调质钢

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　　合金调质钢主要用于制作承受较大负荷的零件，如航空发动机的涡轮轴、飞机起落架的承力构件等。对这类钢的性能要求是具有良好的综合机械性能，即同时具有较高的强度、硬度及较好的塑性和韧性。调质钢的碳含量一般在0.25%～0.5%之间，属于中碳钢。碳量过低，影响强度；碳量过高，韧性不足。钢中的主加合金元素有Cr，Ni，Mn，Si等，它们的主要作用是增加钢的淬透性，并使回火索氏体得到强化。其余少量的辅加合金元素有Mo，V，Al，B等。Mo用于防止产生第二类回火脆性。V能形成熔点较高的碳化物，从而阻止奥氏体晶粒长大。B能强烈使等温转变曲线向右移而显著增加钢的淬透性。合金调质钢中的合金元素总量一般不超过5%。30CrMnSiA，40CrNiMoA是航空工业中应用最广泛的合金结构钢钢种。

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　　2.合金渗碳钢

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　　飞机或发动机中的某些零件如齿轮、活塞销及凸轮等，在工作过程中，除承受较大的各种载荷外，表面还承受强烈的磨损，故要求零件具有坚硬耐磨的表层和软硬适当的心部。为了达到上述要求，可采用低碳钢渗碳淬火等方法。合金渗碳钢的含碳量一般都很低，大约介于0.12%～0.25%之间，以保证渗碳零件心部具有良好的韧性。为了提高钢的心部强度，在钢中加入一定量的合金元素，如Cr，Mn，Ni，Mo，W，Ti，B等。其中Cr，Mn，Ni，B显著增加钢的淬透性，V，W，Ti等可细化晶粒，增加表面耐磨性。

　　3.超高强度钢

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　　一般将σb＞1500MPa，σs＞1400MPa的钢称为超高强度钢，它是为了使材料具有更高的比强度而发展起来的新钢种。表1-1中的40CrNi2Si2MoVA是我国仿制的美国300M钢，中一种中碳低合金超高强度钢，它是40CrNiMoA钢的改进型，主要是提高了Si和Ni的含量，增加了V元素，因此它的淬透性很高，在淬火加低温回火后可达1931～2069MPa的高强度，是目前飞机结构中使用强度最高的一个钢种，用于制造主起落架的外筒、活塞杆等重要承力构件。30CrMnSiNi2A是航空工业中应用较广泛的一种低合金高强度钢，它是在30CrMnSiA钢的基础加入1.4%～1.8%Ni而得到的，用于制造机翼主梁、起落架支柱等。

　　4.合金弹簧钢

　　航空工业中常用的弹簧钢中以硅锰钢(例如60Si2Mn)应用最广。弹簧钢的含碳量较高(0.46%～0.9%)，主加元素Mn，Si等用以保证钢的淬透性及机械性能，而辅加元素Cr，V，W，Nb等，主要是防止Mn,Si的不良影响，并提高弹簧的弹性、屈强比和耐热性。

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　　5.轴承钢

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　　轴承在工作时，承受着高压和集中的周期交变负荷，接触应力可达3000～5000MPa。通常所说的轴承钢是指高碳铬钢，其含碳量为0.95%～1.15%，含铬量为0.5%～1.65%，尺寸较大的轴承可用铬锰硅钢。高的含碳量主要是为了得到足够的碳化物，使钢具有高强度和高耐磨性。Cr是为了提高钢的淬透性和强度，并使钢得到均匀细小的碳化物(Fe,Cr)3C，从而提高耐磨性。加入Si和Mn,可进一步改善淬透性，提高钢的强度和弹性极限。

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