表层残余奥氏体和碳化物提高渗碳齿轮接触疲劳强度的研究和应用

本文研究了不同钢种、不同工艺和不同层深的组织对渗碳齿轮接触疲劳、弯曲疲劳、多冲抗力和耐磨性的影响。研究了喷丸温度的影响。对表层残余奥氏体和碳化物在提高齿轮接触疲劳强度作用方面进行了微观机制研究。进行了不同工艺处理的汽车、拖拉机齿轮的装车和台架试验。测定了接触疲劳裂纹扩展速度;残余奥氏体在接触疲劳过程中的变化,滚压前后残余应力的变化。定量计算了形变诱发马氏体吸收的能量对裂纹扩展的阻碍作用。观察了残余奥氏体含量不同的接触疲劳断口的不同微观形貌。研究表明,对于不同的工作条件不同的接触疲劳失效型式(点蚀、浅层剥落、深层剥落)的齿轮,表层中合金成分不同的残余奥氏体的作用是不同的。齿轮台架接触疲劳对比试验表明,以接触疲劳失效为主的重载齿轮,表层节圆处残余奥氏体5级左右,碳化物2级左右,齿顶角碳化物4级左右,有高的接触疲劳寿命。用渗碳—高浓度碳氮共渗(简称薄层软化工艺)可以实现表层残余奥氏体数量和碳化物的控制,并制订了相应软化金相组织级别评级图片,可作为生产上控制质量的依据。

亚温淬火铁素体对接触疲劳性能的影响

研究了中碳合金钢亚温淬火时铁素体量与接触疲劳寿命的关系。试验发现,亚温淬火含有铁素体时,接触疲劳寿命比不含铁素体完全淬火的要好。随铁素体含量增加接触疲劳寿命不断提高,对于42CrMo、40CrNi2Mo 铁素体量达到约10%时,45CrMnMo 达到约8%时接触疲劳寿命最佳。

中碳合金钢亚温淬火的铁素体量对接触疲劳寿命的影响

本文研究了42CrMo、45CrMnMo二种钢亚温淬火时,亚温淬火温度与未溶铁素体和先共析铁素体量及硬度的关系,测定了铁素体含量对接触疲劳寿命的影响.试验发现,亚温淬火含有铁素体时,接触疲劳寿命比不含铁素体的完全淬火的要好,随铁素体含量增加,接触疲劳性能不断提高,对于42CrMo钢,铁素体含量达到约10%,45CrMnMo达到约8%时,接触疲劳性能为最佳.

表面强化钢的条件接触疲劳极限的预测方程

对多种钢经各种表面强化如渗碳、渗氮、碳氮共渗、高频淬火等后,获得不同强化层深度、表面和心部不同硬度以及表面不同残余奥氏体级别的试件,进行快速法测定10~7时的条件接触疲劳极限,将疲劳极限σ_(km)与层深 D、硬度梯度 m,残余奥氏体级别 R 之间关系进行多元回归处理,建立σ_(km)与 D、m、R 之同的关系:σ_(km)=A_0+A_1D+A_2m+A_3R.利用它,只要已知 D、m、R 值,即可预测σ_(km)。

42CrMo钢M+F双相组织接触疲劳、多冲疲劳及弯曲疲劳性能研究

用 42CrMo钢经亚温淬火获得马氏体 +未溶铁素体双相组织 (M +F) ,未溶铁素体含量分别为 0 %、3 %、10 %、15 %和 2 0 %。就未溶铁素体含量对接触疲劳、多冲疲劳及弯曲疲劳性能的影响机理进行研究 ,局部的应力集中因铁素体发生塑变而得到松弛和细化晶粒是提高疲劳寿命的主要原因。试验结果表明 ,M +F双相组织的接触疲劳、多冲疲劳、弯曲疲劳寿命均比单一M组织的疲劳寿命高。三种试样的疲劳寿命均随未溶铁素体含量的增加而相应提高 ,且有最佳值。在文中试验条件下 ,未溶铁素体含量达到最佳值 (10 % )时 ,三种试样的疲劳寿命皆为最高。

表面复合强化对疲劳性能的影响

就汽车变速箱齿轮表面不同渗碳强化工艺，及其渗碳后强力喷丸复合工艺，对接触疲劳、弯曲疲劳和小能量多次冲击疲劳性能的影响；进行了试验研究。结果表明，渗碳后强力喷丸表面复合强化可使疲劳性能得到显著改善；高浓度渗碳提高次表层强度和增加有效层深，是接触疲劳性能提高的原因之一，而强力喷丸对表面层强度的提高和引入残余压应力，可有效地弥补大量残余奥氏体所造成的不利影响；在高应力条件下，复合强化效果受到影响。

42CrMo钢连续冷却时贝氏体对疲劳性能的影响

通过连续冷却方法，在42CrMo钢中获得马氏体＋（30～40）％贝氏体复相组织，与完全淬火的马氏体回火到相同硬度（37HRC）条件下进行了接触疲劳、弯曲疲劳以及多次冲击性能比较。试验表明，复相组织优于完全淬火组织的性能。电镜分析指出，复相组织疲劳性能高的原因是复相组织中的下贝氏体回火后析出短杆状碳化物，能有效地阻止疲劳裂纹的萌生及扩展。

合金元素对中硬度调质钢接触疲劳性能的影响

用45、42CrMo、40CrNi2Mo三种中碳钢经调质处理成相同中等硬度(HRC37±1)后,对其进行接触疲劳寿命试验。结果指出:45、42CrMo、40CrNi2Mo三种钢材的疲劳寿命依次增加,这与材料的切断抗力τ_k有关。在碳含量大约相同时,随着合金元素的增加,切断抗力τ_k增大,接触疲劳寿命也相应提高。

渗碳喷丸后接触疲劳裂纹扩展的几个特性

在接触疲劳试验过程中,对裂纹扩展失效的全过程进行连续追踪观测发现,渗碳后喷丸影响区内及影响区附近,裂纹的扩展不同于未喷丸试件。这是导致其接触疲劳性能不同的原因之一。

铁素体对大型调质齿轮钢疲劳点蚀性能的影响

针对大模数齿轮常用钢种45CrMnMo及42CrMo进行亚温淬火得到铁素体/马氏体复柑组织,通过系统的接触疲劳试验,研究了铁素体量与中碳合金钢疲劳点蚀寿命之间的关系。结果表明,在中硬度HRC37下,铁素体量对45CrMnMo及42CrMo钢的点蚀寿命有着明显的影响。随铁素体量增加疲劳点蚀寿命提高,但存在一个最佳峰值,对应的铁素体量,42CrMo为10%,45CrMnMo则为12%。

42CrMo钢亚温淬火未溶铁素体含量对接触疲劳性能的影响

本文研究了42CrMo钢经亚温淬火后未溶铁素体含量对接触疲劳性能的影响。试验结果表明,M+F双相组织的接触疲劳寿命比单一M组织的疲劳寿命高,接触疲劳寿命随未溶铁素体含量的增加而相应提高,在本试验条件下,当铁素体含量约为10%时,接触疲劳寿命为最佳。

表面粗糙度对接触疲劳寿命的影响

对调质42CrMo钢通过不同加工方法和表面镀铜,得到四种表面粗糙度,在JPM-1型接触疲劳试验机上进行了接触疲劳试验。结果表明,表面粗糙度由R_(?)0.65μm降到0.07μm,可使接触疲劳寿命提高5倍多。接触疲劳寿命与油膜厚度、表面粗糙度之间有线性关系。

42CrMo钢混合组织与回火索氏体组织接触疲劳性能的研究

研究了42CrMo钢得到混合组织的热处理工艺及在相同硬度条件下混合组织与单一回火索氏体组织的接触疲劳性能。结果表明,混合组织的接触疲劳寿命(N_o、N_f)明显高于单一回火索氏体组织。

铁素体量对42CrMo钢扭转性能的影响

研究了42CrMo钢在亚温淬火时，铁素体量对扭转强度和塑性的影响。试验发现，亚温淬火含有一定量铁素体时，扭转强度和塑性均比不含铁素体的要好，当铁素体含量为10％到15％时，其性能最好。

渗碳-高浓度碳氮共渗工艺在齿轮生产中的应用研究

介绍了渗碳-高浓度碳氮共渗热处理的工艺特点、汽车拖拉机齿轮台架和装车试验及在生产上的应用效果。实践证明，用该工艺与微变形淬火挂具相结合，不仅可实现齿轮共渗后直接淬火，而且可控制齿轮表层的残余奥氏体和含氮碳化物的数量和分布，显著提高齿轮接触疲劳寿命。

渗碳热处理和喷丸综合工艺对接触疲劳性能的影响

本文着重探讨不同的得到大量残余奥氏体(Ar)的渗碳热处理工艺对接触疲劳性能的影响.试验表明:在渗碳热处理过程中,高的碳势所导致的次表层强度的提高和有效渗层的增加,是接触疲劳强高提高的原因之一.采用强力喷丸可以有效地弥补高Ar量所造成的表面层强度和残余压应力下降的不利影响.

表面粗糙度和硬度的匹配性对接触疲劳性能的影响

对表面粗糙度和硬度的匹配性对接触疲劳性能的影响进行了研究．结果发现，单独提高硬度并不能提高均质材料的接触疲劳寿命，要想提高材料硬度来提高重载矿山齿轮的接触疲劳寿命，须使其表面粗糙度和硬度之间达到最佳匹配状态．

薄层软化与渗碳半轴齿轮台架接触疲劳的对比

介绍了经薄层软化和渗碳工艺处理的“铁牛55”拖拉机半轴齿轮台架接触疲劳寿命的对比试验.结果表明,薄层软化齿轮台架接触疲劳寿命是原渗碳齿轮的1.63～6.72倍.接触疲劳寿命与齿轮渗层中的残余奥氏体数量成正比.此外还分析了上述两种工艺处理的齿轮台架接触疲劳断口特征.

强力喷丸对汽车零部件表面性能的影响

对强力喷丸后的表面性能进行试验研究的结果表明，强力喷丸后表面硬度显著提高，残余奥氏体量大大减小；残余应力为高的压应力状态，但粗糙度稍有增加，局部存在显微裂纹。研究分析了这些性能在滚动滑动过程中的动态变化和其对疲劳强度的影响。

汽车齿轮渗碳钢喷丸后的强化效应

对汽车齿轮进行强力喷丸，并对其强化效应和强化层的性能及显微组织进行了试验研究。结果表明，强力喷丸仅作用于试件的表面层，强化层中残余奥氏作量明显减少，显微硬度显著提高，显微组织的变化是性能变化的原因之一。