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滲碳鋼的沖擊性能_滲碳鋼層的裂紋問(wèn)題

碳素結(jié)構(gòu)用鋼的含碳量與滲碳鋼的重要重要含碳量的標(biāo)準(zhǔn)，滲碳鋼的沖擊性能同樣受心部性能（心部的硬度和沖擊值）、滲碳層厚度和鋼材化學(xué)成分的影響。試驗(yàn)的檢測(cè)表如下1-1
樣品說(shuō)明 沖擊試驗(yàn)
選取樣品數(shù)量 沖擊值范圍（J-cm2） 沖擊值平均值/（J-cm2）
滲碳層無(wú)裂紋 10 58-66 62
滲碳層有裂紋 6 52-62 58
在研究滲碳樣品的沖擊韌度時(shí)，要區(qū)別脆性破壞和韌性破壞兩種破壞形式，因?yàn)橛绊憙煞N破壞形式的因素是不同的。
脆性破壞形式：當(dāng)樣品尺寸較小和滲碳層較深時(shí)，沖擊試驗(yàn)時(shí)樣品是脆性破壞—脆性破壞的持征是滲碳層形成裂紋直到破壞就術(shù)需要外加的能最了，因此使樣品脆性破壞需要的總能量等于形成裂紋時(shí)樣品的彈性彎曲變形和滲碳層形成裂紋所需要的能量，在滲碳層形成裂紋之后再使整個(gè)樣品斷裂所消耗的能量乃是滲碳層形成裂紋之前樣品彈性彎曲所積累的勢(shì)能的一部分，勢(shì)能的其余部分使樣晶斷裂后的兩半樣品猛力飛開(kāi)：彈性彎曲和滲碳層形成裂紋決定于滲碳層的強(qiáng)度。而在彈簧鋼的彈性因素也是很重要的，因此化學(xué)成分相同但心部沖擊值不同的鋼材，在脆性破壞時(shí)，它們滲碳樣品的沖擊功相同：這也是反應(yīng)出4種鋼材滲碳后沖擊試驗(yàn)的結(jié)果：試驗(yàn)用鋼材的成分及心部的力學(xué)性能還是存在很大的差異性。
14CrNi3、24CrNi3和37CrN13雖然心部沖擊值有很大差別，滲碳后進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)，由于是脆性破壞，它們的沖擊性幾乎一樣，沒(méi)有顯著區(qū)別。而40Cr由于滲碳層的強(qiáng)度比鎳一鉻鋼的低，所以滲碳樣品的沖擊功也比鎳一鉻鋼的低，為了進(jìn)-步赴E明脆性破壞時(shí)心部沖擊值對(duì)滲碳樣品的沖擊功沒(méi)有影響，又進(jìn)行了下列補(bǔ)允試驗(yàn)。滲碳樣品和未滲碳的缺樣品（梅氏缺口）都在室溫和- 180℃進(jìn)行沖擊試驗(yàn)。
當(dāng)溫度降低到- 180℃，心部的沖擊值顯著降低而對(duì)滲碳樣品的沖擊值沒(méi)有影響，說(shuō)明它的破壞是脆性破壞，因?yàn)闈B碳層的脆性破壞強(qiáng)度的數(shù)值小隨濕度的降低而改變。
韌性破壞形式：當(dāng)樣船尺寸較人和滲碳層較簿，沖擊試驗(yàn)時(shí)樣品是韌性破壞。韌性破壞所消耗的總能量等使樣品彈性彎曲變形和滲碳層形成裂紋所需要的能量再加上使心部變形和破壞的附加能量，附加能量的數(shù)值決定于心部的沖擊值。
為了研究韌性破壞時(shí)心部沖擊值對(duì)滲碳樣晶沖擊功的影響。用3種鎳鉻鋼進(jìn)行了試驗(yàn)。為了使?jié)B碳樣，拈是韌性破壞，將樣品尺寸加大到22m×22mm×l(X)mm，并把滲碳層厚度降低到0.9～l.lmm。滲碳鋼的裂紋與不裂紋的種類表1-1-1沖擊試驗(yàn)時(shí)滲碳層形成裂紋所需的最小功滲碳層有裂紋與無(wú)裂紋的樣品沖擊值基本相同，說(shuō)明滲碳層的性能對(duì)滲碳樣品的沖擊性能沒(méi)有影響。
綜上所述可以確定：沖擊試驗(yàn)時(shí)，滲碳樣品的脆性破壞和切性破壞完個(gè)不一樣，脆性破壞時(shí)，滲碳樣品的沖擊功和心部沖擊值允關(guān)，而只決定于滲碳層的強(qiáng)度；存韌性破壞時(shí)，情況完全相反，滲碳樣品的沖擊功只決定于心部韌性而滲碳層的強(qiáng)度無(wú)關(guān)。
人們對(duì)于韌性破壞時(shí)在滲碳層形成裂紋所消耗的功很感興趣，因?yàn)閷?duì)滲碳零件作滲碳層形成裂紋時(shí)該零件也就失效了。因此，在評(píng)定滲碳零件在沖擊載倚下的性能時(shí)，應(yīng)當(dāng)看在滲碳層形成裂紋時(shí)所消耗的能量。
韌性破壞時(shí)，降低心部硬度提高心部沖擊值將會(huì)使?jié)B碳樣品的沖擊功提高，但是隨著心部硬度的降低其屈服強(qiáng)度也降低了。這樣就降低了在滲碳層形成裂紋所消耗的功，為了樣品尺寸為22mmX22mmX100mm，在滲碳淬火后的樣晶上加上不同的沖擊載荷直到滲碳層形成裂紋，即認(rèn)為該載荷為滲碳層形成裂紋所消耗的功，試驗(yàn)結(jié)果為1-1-1。
消耗的功 心部硬度HB 試驗(yàn)結(jié)果 擺錘消耗的功 心部的硬度 試驗(yàn)的結(jié)果
103 375 在滲碳層未形成裂紋 143 477 在滲碳層形未成裂紋
103 375 在滲碳層未形成裂紋 171 477 在滲碳層形未成裂紋
103 375 在滲碳層未形成裂紋 172 477 在滲碳層形未成裂紋
117 375 在滲碳層未形成裂紋 171 477 在滲碳層形未成裂紋
117 375 在滲碳層未形成裂紋 172 477 在滲碳層形未成裂紋
117 375 在滲碳層未形成裂紋 171 477 在滲碳層形未成裂紋
117 375 在滲碳層形成裂紋 171 477 在滲碳層形成裂紋
117 375 在滲碳層形成裂紋 171 477 在滲碳層形成裂紋
122 375 在滲碳層形成裂紋 182 477 在滲碳層形成裂紋
14CrNi3鋼心部硬度為375HB，在滲碳層形成裂紋所消耗的功為117J，30CrNi3鋼心部硬度477HB，在滲碳層形成裂紋所消耗的功為117J,由此可見(jiàn)，心部硬度降低雖然提高了整個(gè)滲碳樣品斷裂所消耗的功，卻降低了滲碳層形成了裂紋所消耗的功。
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