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專業(yè)探討滲碳鋼的滲碳層的力學(xué)性能

滲碳鋼、18CrMnNiMoA滲碳型合金結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度與力學(xué)性較好的，在討論滲碳鋼的靜彎曲強(qiáng)度、沖擊韌度和疲勞性能時，已經(jīng)看到滲碳層的性能對整個滲碳樣品的力學(xué)性能有很大的影響。但是，一般考慮滲碳鋼材的性能時往往只注意未滲碳時（即心部）鋼材的性能而忽視滲碳層的性能，因此有必要對滲碳層的性能進(jìn)行專門的討論。
1．滲碳層的強(qiáng)度和塑性
滲碳零件的表面硬度-般都小低于58HRC，是脆性制料，受力時在表面產(chǎn)生裂紋后瞬間就分布到整個斷面p和其他脆性材料一樣，滲碳層對表面情況非常敏感，表面任何缺陷都和尖銳的缺日一樣，會引起應(yīng)力集中而降低滲碳層的強(qiáng)度，當(dāng)滲碳層硬度不變而改變其化學(xué)成分時，它對缺口的敏感性會有很大的變化，鋼材的光滑和缺口樣品的靜彎曲試驗(yàn)結(jié)果，缺口樣品的缺口形狀示。
鋼中含鎳量由0.50%提高到5.18%不僅提高了光滑樣品滲碳層的強(qiáng)度而且也顯著地改善了滲碳層對缺口的敏感性。含鎳高的鋼所以能降低滲碳層對缺口的敏感性主要是因?yàn)樗臐B碳層有較高的塑性，在彎曲應(yīng)力作用下可以產(chǎn)生一定量的塑性變形因而消除部分應(yīng)力集中的作用。
化學(xué)成分 壓痕試驗(yàn)結(jié)果（15個數(shù)據(jù)平均） 試樣尺寸
Mn Cr Ni 破壞力 壓痕直徑
0.56 1.45 0.50 35510 3.04
直徑15mm,厚度3mm的碳試樣，
用直徑10mm的鋼球加載
0.63 1.31 1.31 84370 4.67
0.62 1.33 5.18 86030 4.87
為了了解滲碳層的塑性，用含碳量在0.55%—1.5%范圍內(nèi)變化的（相當(dāng)于滲碳層中距表面不同距離處的含碳最）鉻鋼和鎳一鉻鋼進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，因?yàn)榕まD(zhuǎn)試驗(yàn)時的應(yīng)力狀態(tài)易于顯示脆性材料的塑性。扭轉(zhuǎn)樣品的直徑為5mm，標(biāo)距50mm，每種成分的鋼材試驗(yàn)8- 10個品。樣品的熱處理規(guī)程是660一680℃高溫回火后再加熱到810℃淬油，160C凹火口含碳量相同的鉻鋼和鎳一鉻鋼熱處理后硬度相同，含碳量為0. 6%的樣品，熱處理后的硬度為56—57HRC，含碳量為0.80/0%的樣晶為60～62J-IRC，繼續(xù)提高含碳量硬度就不再提高了。
扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)日寸，鉻鋼的所有樣品都是由于正應(yīng)力使樣品沿螺旋線方向破壞，含碳量為1.3%和1.4%的兩種鋼非常脆，以致于破壞發(fā)生于2—3個部位，除含碳最為0.55%的鎳一鉻鋼有部分樣品是由于剪切應(yīng)力破壞，斷口垂直二軸線外，其余樣品也是由于正應(yīng)力而破壞。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、殘余扭轉(zhuǎn)角度和含碳量的關(guān)系。
鎳-鉻鋼含碳量從0.57%增加到0.4 %，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度提高二含碳量為0.57%時破壞形式是塑性破壞，而碳量為0.84%時是脆性破壞。扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的提高是由于由塑件破壞過渡YJ脆性破壞，當(dāng)含碳量越過0. 84%而繼續(xù)增加時，將使扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度降低。鉻鋼的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度比鎳一鉻鋼的低，而波動很大，很難看出含碳量對扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的影響。
用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時的殘余扭轉(zhuǎn)角度來判斷滲碳層的塑性得到了明顯的結(jié)果。含碳量為0.57 %的鎳一鉻鋼的扭轉(zhuǎn)角度為90°～50°增加含碳群，扭轉(zhuǎn)角度降低，含碳量增至l.5%時，殘余扭轉(zhuǎn)角度降低到10°-50°大多數(shù)鉻鋼樣品扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時當(dāng)應(yīng)力低于彈性極限樣品就破斷了，因此很推測出殘余扭轉(zhuǎn)角度。結(jié)果充分說明鎳一鉻鋼滲碳層有較好的塑性，因此它又較好的消除應(yīng)力集中的能力凸在樣品有缺口時，它有較高的強(qiáng)度用碳滲透的薄片樣品進(jìn)行壓痕試驗(yàn)得了類似的結(jié)論。其試驗(yàn)方法為：用直徑lOmm的鋼球加負(fù)荷壓人滲透碳的薄片樣品，用壓痕直徑來評定滲碳層的塑性。薄片樣品尺寸為直徑15mm，厚3mm,鋼材成分及試驗(yàn)結(jié)果列于表2-2-290含鎳高的鋼滲碳層的塑性好。
2．低溫回火對滲碳層力學(xué)性能的影響
滲碳零件表而都要求有較高的硬度(56—6211RC)，因此滲碳零件淬火后經(jīng)都低溫回火，以便去除淬火后零件的內(nèi)應(yīng)力并保持其硬度。低溫淬火對滲碳層的力學(xué)性能有很大影響，是鋼中含碳量越高，低溫回火對其件能的影響也越大?；鼗饻囟壬吆蜁r間延長都使?jié)B碳層的強(qiáng)度和塑性增加。
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資料來源：弘超模具科技有限公司結(jié)構(gòu)鋼事業(yè)部（技術(shù)部）
【 瀏覽次數(shù):66 】 【 加入時間:2012-10-25 17:05:58 】 【 關(guān)閉本頁 】