魏明刚, 罗恒军, 张海成, 邓 浩, 吕孝根, 陈龙庆, 唐 军, 谢 静

(1. 中国第二重型机械集团德阳万航模锻有限责任公司, 德阳 618000; 2.四川大学原子核科学技术研究所教育部辐射物理与技术重点实验室, 成都 610065)

1 引 言

300M钢(国内牌号：40CrNi2Si2MoVA)是通过真空感应/自耗熔炼获得的低合金超高强度钢, 其在40CrNiMoA钢的基础上, 提高了元素镍和硅的含量、同时增加了元素钒, 多种合金元素的加入致使其性能更加优良[1-3]. 在1 931～2 206 MPa的强度范围内, 300M钢的延展性、刚性和韧性等综合性能较佳, 再加上其优异的耐疲劳和蠕变性能[4], 因而被广泛应用于起落架、骨架零件、高强螺栓、机翼紧固件和吊挂零件等多种飞机的重要承力构件制造[5-6]. 此外, 300M钢在高温下依旧能保持良好的强度, 淬火态表面耐磨性极高, 且没有回火脆性[7], 因而在实际工业生产中, 热处理过程通常是该合金钢的标准化处理流程之一[8].

然而, 300M钢在热处理时, 其表层碳浓度容易丢失, 这将对材料的性能产生重大影响[9], 因此热处理的环境气氛以及温度控制要求非常高. 首先, 脱碳会导致钢材中高硬度碳化物的流失, 降低珠光体含量, 使得材料表层发生软化现象, 从而降低钢件的表面硬度和整体强度, 影响材料疲劳性能[10]. 其次, 碳浓度呈现的梯度变化会导致材料表层与内部之间的膨胀系数等参数发生变化, 容易引发应力集中现象, 使其内部萌生微裂纹, 影响材料的断裂行为[11-12].

国内外学者对钢的脱碳行为进行了研究. 例如, Mercier等人[13]建立了……