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解析滲碳鋼的疲勞性_14crni14德國(guó)合金鋼的疲勞性能

用15CrN16鋼缺口樣品進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果表明：殘余奧氏體對(duì)疲勞性能有不利的影響，面層含碳量0.65%增至1.2%（對(duì)應(yīng)的殘余奧氏體含量為80%），疲勞強(qiáng)度從700MPa降至540M Pa，這就肯定了疲勞強(qiáng)度隨奧氏體增加而降低。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果也表明通過(guò)冰冷處理來(lái)降低殘余奧氏體含量還會(huì)使疲勞強(qiáng)度進(jìn)一步降低。關(guān)于冰冷處理對(duì)滲碳鋼疲勞性能的影響后邊還要詳細(xì)討論。用帶圓形缺口的14crni14德國(guó)合金鋼, 14CrNi14鋼進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)，了解殘余奧氏體和表面強(qiáng)化方法對(duì)疲勞性能的影響D樣品滲碳得到不同的面層含碳量，通過(guò)熱處理使面層金相組織有很大區(qū)別。
一組樣晶為完全馬氏體，無(wú)殘余奧氏體；另一組樣品為80%殘余奧氏體加20%馬氏體。具有這兩種組織的樣品有的在缺口處經(jīng)滾壓進(jìn)行強(qiáng)化，有的經(jīng)噴丸強(qiáng)化，有的未經(jīng)回火處理。所有樣品的彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果示，如果以金相組織為完全馬氏體無(wú)殘余奧氏體的樣品的疲勞極限為基礎(chǔ)，即590MPa進(jìn)行比較，那么金相組織為80%殘余奧氏體加20%馬氏體的樣品的疲勞極限為525MPa，即降低11%如果同樣金相組織再不進(jìn)行回火，疲勞極限降至450MPa，即降低24%，表明殘余奧氏體對(duì)疲勞性能的不利影響。但是，表層金相組織中有大最殘余奧氏體的樣品，在樣品缺部位經(jīng)滾壓強(qiáng)化或噴丸強(qiáng)化后，其疲勞極限可分別提高到700MPa和670MPa。即分別提高19%和14%，而表層為完全馬氏體無(wú)殘余奧氏體的樣齬經(jīng)噴丸強(qiáng)化處理，其疲勞極限只提高到625MPa。即提高60%己說(shuō)明滲碳層金相組織中有殘余奧氏體經(jīng)過(guò)滾壓或噴丸強(qiáng)化處理對(duì)疲勞性能起有利的作用。
零件滲碳的目的，不僅僅是為了提高零件的彎曲疲勞強(qiáng)度，而且還要改善在滾動(dòng)接觸條件下零件抗腐蝕疲勞（或稱(chēng)接觸疲勞）的能力：已經(jīng)有試驗(yàn)結(jié)果證明：隨著滲碳層金相組織中殘余奧氏體數(shù)量的增強(qiáng)，其接觸疲勞抗力也增加，表面金相組織對(duì)接觸疲勞性能的影響。
為了研究滲碳鋼在接觸應(yīng)力作用下的疲勞性能，用14NiCr14、16MnCr5、20 MoCr4和CK15碳鋼制成圓豐主形、盤(pán)形試樣在不同負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)。試樣在完成一個(gè)完全的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有4個(gè)運(yùn)動(dòng)（純滾動(dòng)、負(fù)滑動(dòng)、純滾動(dòng)、止滑動(dòng)）模擬齒輪的工作條件。
當(dāng)熱處理后在滲碳層得到完全馬氏體時(shí)，鎳、鉻鋼比鉻一錳鋼和鉻，鉬鋼有較高的疲勞性能，熱處理后在滲碳層中有40%—50%殘余奧氏體時(shí)可以顯著地提高接觸疲勞性能，其中鎳、鉻鋼仍優(yōu)于鉻。錳鋼和鉻一鉬鋼；碳鋼由于淬透性能不夠在滲碳層組織中產(chǎn)生高溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，因而疲勞性能最差。
適當(dāng)數(shù)量的殘余奧氏體對(duì)接觸疲勞性能的影響有現(xiàn)實(shí)意義，因?yàn)樵邶X輪工作時(shí)接觸是有很高的接觸應(yīng)力，在接觸載荷的作用，殘余奧氏體發(fā)生桐變和加工硬化作用，提高接觸疲勞性能。
滲碳層中殘余奧氏律對(duì)彎曲疲勞性能和接觸疲勞性能的影響是不同的，要確定零件滲碳后表層的殘余奧氏體的量，需要了解滲碳件承受載倚的形式，是以彎曲載荷為主，還是以接觸應(yīng)力為主。如以彎曲載荷為主，殘余奧氏體的數(shù)量不要超過(guò)25%，如以接觸應(yīng)力為主，殘余奧氏體的數(shù)量可以高于這個(gè)數(shù)值。雖然可以用x-射線衍射法測(cè)定殘余奧氏體的數(shù)量，但技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備昂貴，所以一般工廠用含有0～50%的不同量殘余奧氏體標(biāo)準(zhǔn)圖片來(lái)進(jìn)行零件的質(zhì)最評(píng)定。
冰冷處理對(duì)滲碳鋼彎曲疲勞性能的影響凸在滲碳后的金相組織中有一定數(shù)量的殘余奧氏體，通過(guò)冰冷處理可以將殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，影響滲碳層的硬度分布和殘余內(nèi)應(yīng)力的分布情況，從而影響滲碳鋼的疲勞強(qiáng)度。最近，Stung-Cheal Jung等用SAF 4320鋼和SAE9310鋼進(jìn)行檢驗(yàn)，詳細(xì)地了解冰冷處理對(duì)這兩種鋼滲碳后疲勞，性能的影響。試驗(yàn)用鋼的成分，彎曲試樣的熱處理規(guī)程列于疲勞試樣的樣品。樣品為縮減斷的懸臂梁，模擬齒輪輪齒根部，而且受拉力的邊部去掉尖角以防止氣體滲碳時(shí)尖角部位碳分過(guò)高。
樣品分為A、B、C組，A組樣品滲碳淬火回火后不再經(jīng)任何處理；B組樣品再經(jīng)-73℃冰冷處理后175℃唰火60min;C組樣品經(jīng)196℃冰冷處理后175℃回火60min。SAE9310鋼只有A、B二紕樣品，而SAF4320鋼有A、B、C三組樣品。
SAE4320合金結(jié)構(gòu)鋼材料的斷泊彤微硬度分布曲線。三組樣品的滲碳層深度柏同，約為0.65mm，硬度分布曲線相似，只是經(jīng)冰冷處理的樣品靠近最表面的硬度由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而提高40HV。SAF9310鋼的斷面硬度分卸曲線5，二組樣由的滲碳層深度約為0. 50mm，冰冷處理的樣品靠近最表面的硬度提高6011V。
測(cè)定所有樣品的殘余奧氏體含橙和殘余內(nèi)應(yīng)力的分布情況，殘余奧氏體沿?cái)嗝娴姆植记闆r，SA F4320鋼(圖(a》次表面的殘余奧氏體含量約為15%。兩種冰冷處理（-731℃和- 196℃）都降低殘余奧氏體含量，經(jīng)-196℃冰冷處理后的最大殘余奧氏體含量，有l(wèi)0%。9310鋼(圖(b))經(jīng)-73℃冰冷處理后的殘余奧氏體含量從22 %下降到10%，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體會(huì)導(dǎo)致殘余應(yīng)力的增加，圖2-2-47示出，對(duì)于4320鋼(圖(a》經(jīng)- 73℃和- 196cC冰冷處理后殘余壓力分別增加70MPa和140 MPa，而對(duì)于9310鋼(圖(b))經(jīng)- 73℃冰冷處理后靠近表面處殘余壓應(yīng)力增加170MPa，而距表面150mm處，增加275MPa。
冰冷處理使得殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體導(dǎo)致表層殘余壓應(yīng)力的增加本應(yīng)使彎曲疲勞強(qiáng)度提高，但是實(shí)際疲勞試驗(yàn)的結(jié)果卻與之相反。冰冷處理使彎曲疲勞強(qiáng)度降低。出SAE4320he合金結(jié)構(gòu)用鋼和SAE9310鋼的疲勞試驗(yàn)結(jié)果。SAE4320結(jié)構(gòu)用鋼滲碳樣品的疲勞極限（最大應(yīng)力）為1310MPa，而經(jīng)- 73℃和- 196℃冰冷處理后，其疲勞極限（最大）分別為1170MPa和12BOMPa，SAE9310鋼滲碳樣品的疲勞極限（最大應(yīng)力）為1170MPa，而經(jīng)- 73℃冰冷處理后，其疲勞極限（最大應(yīng)力）為1070MPa。
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【 瀏覽次數(shù):94 】 【 加入時(shí)間:2012-11-09 16:03:10 】 【 關(guān)閉本頁(yè) 】