本發(fā)明屬于馬氏體時(shí)效鋼熱處理，具體涉及一種馬氏體時(shí)效鋼固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的熱處理方法。

背景技術(shù)：

1、馬氏體時(shí)效鋼是一類(lèi)特殊的超高強(qiáng)度鋼，與傳統(tǒng)的超高強(qiáng)度鋼不同，它是在超低碳鐵鎳馬氏體基體上，利用某些金屬間化合物的沉淀析出進(jìn)行強(qiáng)化的，因此具有非常優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合，并有高的尺寸穩(wěn)定性和良好的焊接性，在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體等方面存在著廣泛的應(yīng)用。

2、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體常采用t250、c250等馬氏體時(shí)效鋼，燃燒室殼體典型結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1，而燃燒室殼體主要由前連接件、后連接件、筒體及安裝座等零部件組成，通常采用同種材料t250、c250等馬氏體時(shí)效鋼焊接而成。在焊接之前，對(duì)前連接件、后連接件、安裝座及筒體等零件進(jìn)行固溶熱處理，然后各零件加工成型，而目前馬氏體時(shí)效鋼燃燒室殼體的成熟工藝流程為：前連接件、后連接件、安裝座及筒體焊接→時(shí)效→前后連接件與安裝座機(jī)械加工。由于筒體和前后連接件要承受瞬間產(chǎn)生的高溫高壓推力，機(jī)械性能要求1760mpa以上；而安裝座與殼體焊縫的機(jī)械性能要求1080mpa以上，故安裝座機(jī)械性能要求較低。但是，由于燃燒室殼體一般由同種材料的各零部組件組成，便于后續(xù)的焊接和熱處理，這就導(dǎo)致馬氏體時(shí)效鋼t250、c250燃燒室殼體經(jīng)過(guò)固溶和時(shí)效后所有的零部組件的機(jī)械性能很高，硬度高達(dá)52hrc。但安裝座經(jīng)焊接及熱處理時(shí)效后變形較大，故在焊接和熱處理前留有較大余量，需在熱處理后銑削加工成型，由于安裝座硬度高，這就導(dǎo)致銑削困難，而大的切削力造成燃燒室殼體變形大，且刀具磨損快，安裝座等外部掛件加工精度高，裝配要求高，導(dǎo)致燃燒室殼體加工效率低，產(chǎn)品合格率不高。

3、故生產(chǎn)中常采用異種材料焊接以減小加工難度，如航天制造技術(shù)2011年第5期發(fā)表的《t250和30crmnsia異種材料焊接工藝技術(shù)》研究了t250和30crmnsia異種材料的焊接工藝，焊接后經(jīng)時(shí)效的焊縫強(qiáng)度和異種材料30crmnsia均滿足不小于1080mpa的技術(shù)要求。但該技術(shù)中存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，馬氏體時(shí)效鋼t250是在超低碳的鐵-鎳馬氏體基體上通過(guò)鉬、鈦等金屬元素產(chǎn)生的金屬間化合物的析出而強(qiáng)化，碳含量要求不大于0.03％；而30crmnsia合金結(jié)構(gòu)鋼中的碳含量在0.28％～0.34％之間，是t250含碳量的10倍以上。碳在馬氏體時(shí)效鋼中屬于有害元素，碳與鈦生成碳化鈦非金屬夾雜物，不僅降低鋼的韌性，還降低t250的強(qiáng)度。這是因?yàn)殁伿邱R氏體時(shí)效鋼中最主要的強(qiáng)化元素，時(shí)效后，鋼中的鈦幾乎完全生成彌散的ni3ti金屬間化合物強(qiáng)化相，鋼的強(qiáng)度主要隨鈦含量的多少而變化。當(dāng)碳消耗了馬氏體時(shí)效鋼中鈦元素，導(dǎo)致焊縫熔合區(qū)彌散分布的ni3ti金屬間化合物強(qiáng)化相減少，造成與基體熔焊部分強(qiáng)度下降，同時(shí)沿焊縫形成了鏈狀碳化鈦脆性非金屬夾雜物，使焊縫的脆化，降低了鋼的韌性，而馬氏體時(shí)效鋼的斷裂通常是這種夾雜物引起，上述因素會(huì)導(dǎo)致固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體在工作時(shí)提前解體。因此，馬氏體時(shí)效鋼t250在冶金學(xué)上嚴(yán)格要求的純凈的超低碳鋼。

4、針對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題，如采用同種材料的馬氏體時(shí)效鋼，熱處理后安裝座等零部件的硬度高，刀具磨損快、生產(chǎn)效率低、合格率不高；而采用異種材料焊接，則存在焊絲與兩種材料的匹配性，異種材料是否給焊縫帶來(lái)有害元素，造成焊縫機(jī)械性能下降等不穩(wěn)定因素，給燃燒室殼體的質(zhì)量帶來(lái)很大隱患。因此，尋求一種高效率、低成本、質(zhì)量可靠、機(jī)械性能穩(wěn)定的馬氏體時(shí)效鋼燃燒室殼體制造方法勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、要解決的技術(shù)問(wèn)題：

2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種馬氏體時(shí)效鋼固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的熱處理方法，同種馬氏體時(shí)效鋼固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體不同零部件熱處理方法及整體燃燒室殼體的熱處理方法，即避免了采用異種材料焊接帶來(lái)的焊縫結(jié)合區(qū)產(chǎn)生的脆性金屬間化合物，降低焊縫強(qiáng)度的問(wèn)題，同時(shí)，通過(guò)同種材料焊接，提高了焊縫結(jié)合強(qiáng)度。此外，通過(guò)調(diào)整過(guò)時(shí)效溫度和時(shí)間，可以滿足不同強(qiáng)度要求的零部件的熱處理，降低了硬度，焊接后通過(guò)整體時(shí)效的方法，提高了殼體的強(qiáng)韌性，提高了銑削效率，減小加工變形，提高殼體質(zhì)量和合格率。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種馬氏體時(shí)效鋼固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的熱處理方法，具體步驟如下：

4、步驟1：將組裝燃燒室殼體的各零件進(jìn)行固溶處理；

5、步驟2：將固溶處理后的零件中機(jī)械性能要求相對(duì)較低的零件進(jìn)行過(guò)時(shí)效處理；

6、步驟3：將僅完成固溶處理的零件和經(jīng)過(guò)固溶、過(guò)時(shí)效雙處理后的零件焊接為燃燒室殼體，然后進(jìn)行整體時(shí)效處理。

7、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述燃燒室殼體包括同軸依次安裝的前連接件、筒體、后連接件，所述筒體外周上安裝有安裝座，相鄰部件之間均采用焊接方式固定連接。

8、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟1中，固溶處理的工藝參數(shù)為，加熱到820℃±10℃，保溫90min～120min，保溫結(jié)束后出爐空冷至室溫。

9、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟2中，過(guò)時(shí)效的工藝參數(shù)為，加熱至530℃～600℃，保溫180min～360min，保溫結(jié)束后出爐空冷至室溫。

10、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟2中，機(jī)械性能要求較低的零件抗拉強(qiáng)度大于1080mpa，小于1760mpa。

11、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟3中，整體時(shí)效處理的工藝參數(shù)為，加熱至480℃～520℃，保溫180min～240min，保溫結(jié)束后出爐空冷。

12、一種固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體，其特征在于：包括材料為t250/c250的前連接件、后連接件、筒體及安裝座，所述前連接件、后連接件分別焊接于筒體的兩端，安裝座焊接于筒體的外周；所述前連接件、后連接件、筒體的抗拉強(qiáng)度為大于1760mpa，硬度為50-54hrc；安裝座與焊縫的機(jī)械性能要求為大于1080mpa，硬度為36-50hrc。

13、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述前連接件、后連接件、筒體焊接前進(jìn)行固溶處理，焊接后燃燒室殼體整體進(jìn)行時(shí)效處理。

14、本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述安裝座焊接前進(jìn)行固溶和過(guò)時(shí)效雙處理，焊接后燃燒室殼體整體進(jìn)行時(shí)效處理。

15、有益效果

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、第一，本發(fā)明對(duì)機(jī)械性能要求較低的安裝座等采用同種材料的t250或者c250馬氏體時(shí)效鋼，先后進(jìn)行固溶和過(guò)時(shí)效處理，在燃燒室殼體焊接前降低硬度，殼體焊接后經(jīng)再次時(shí)效不會(huì)改變安裝座等的機(jī)械性能和硬度，而其他零部件經(jīng)時(shí)效沉淀析出強(qiáng)化，因此具有非常優(yōu)異的強(qiáng)韌性配合。

18、第二，兩種相同材料不同熱處理狀態(tài)的馬氏體時(shí)效鋼零件焊接過(guò)程中不用考慮異種材料焊接時(shí)焊絲的選用情況和熔焊時(shí)不同材料引起的有害夾雜物導(dǎo)致焊接接頭性能顯著降低等問(wèn)題，焊接后經(jīng)熱處理時(shí)效后焊縫強(qiáng)度與基體相當(dāng)。

19、第三，對(duì)強(qiáng)度要求較低的零件可以通過(guò)固溶+過(guò)時(shí)效的熱處理方法，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求在硬度hrc36～hrc50之間調(diào)整，既保證了高溫高壓部分的高強(qiáng)度要求，又滿足不承壓零件的低強(qiáng)度易加工的要求。

20、第四，由于安裝座強(qiáng)度較低，故加工效率高、刀具磨損小，且殼體加工時(shí)變形小、合格率高，總體經(jīng)濟(jì)效益更高。