服役工况及喷丸强化对航空齿轮钢接触疲劳性能的影响

目的针对不同服役工况和表面处理下航空齿轮钢接触疲劳性能不明确的问题,探究不同工况参数及喷丸强化对AISI 9310航空齿轮钢接触疲劳性能的影响。方法基于双圆盘滚动接触疲劳试验台,对AISI 9310航空齿轮钢圆盘滚子试件在2种接触应力、3种滑差率的服役工况,以及渗碳磨削、喷丸强化2种工艺下开展滚动接触疲劳性能研究。使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度仪对喷丸强化前后的表面形貌、残余应力和显微硬度进行表征,探究喷丸处理后的表面完整性与滚动接触疲劳性能之间的规律。结果当接触应力由2.5 GPa增至3.0 GPa时,AISI 9310试件的滚动接触疲劳寿命降低了64.7%;当滑差率由10%增至20%、30%时,试件的滚动接触疲劳寿命分别下降了18.9%和42.8%,同时寿命分散性有所降低。此外,研究发现喷丸强化使试件表面残余压应力提升了104.3%,并形成了残余压应力层,表面显微硬度提升了4.8%,同时使试件的沟壑状刀痕转变为凹凸不平的弹坑,表面性状宽高比提升至0.9310,更有利于润滑油的储存,从而使得试件的滚动接触疲劳寿命提升了87.8%。结论获取了不同接触应力、滑差率和表面强化处理对AISI9310航空齿轮钢滚动接触疲劳性能的影响规律,为我国航空齿轮抗疲劳设计制造提供了评价方法和基础数据。

不同热处理状态AMS6308钢惯性摩擦焊接头组织及力学性能

在HWI-IFW-130型轴/径向多功能惯性摩擦焊机上,成功实现热轧态与热轧态AMS6308钢、淬火+回火态与淬火+回火态AMS6308钢惯性摩擦焊接.对两种不同热处理状态的焊接接头进行检测分析.结果表明,母材为热轧态的焊接接头,焊缝区为马氏体组织,热力影响区和热影响区为马氏体+贝氏体组织;母材为淬火+回火态的焊接接头,焊缝区为马氏体组织,热力影响区和热影响区为马氏体回火组织.以焊缝为中心,显微维氏硬度呈对称分布,焊缝区显微维氏硬度最高;两种不同热处理状态母材获得的焊接接头,拉伸均断于母材.

航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的真空低压渗碳

对航空齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE进行真空低压渗碳热处理,研究了真空渗碳、淬火、冰冷处理以及回火工艺对材料的组织和性能的影响。结果表明:实验钢经渗碳淬火处理后,从表面到心部的组织可分为碳化物区、碳化物与针状马氏体混合区、针状马氏体区和心部板条马氏体区。在碳化物区的晶界有大量的块状Cr碳化物析出,在析出位置Ni元素较少。在针状马氏体和板条马氏体基体中细小的析出物为Nb、V、Mo微合金元素的碳化物。从渗碳钢表面到心部,随着碳浓度的降低硬度曲线呈现先升高后降低的趋势,渗层深度为0.95 mm。冰冷处理使残余奥氏体进一步转化为马氏体,使实验钢的硬度大幅度提高。

新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理

以新型高温渗碳不锈航空齿轮钢圆柱齿轮为研究对象,采用国标GB/T 14230⁃1993规定的“B试验法”开展了齿轮弯曲疲劳试验,并对轮齿的断裂的失效机理进行了研究。分析结果发现存在三种造成轮齿断裂失效的诱因:表面碳化物、表面缺陷和内部碳化物。其中,表面碳化物对轮齿弯曲疲劳寿命的影响比内部碳化物和表面加工缺陷都要严重。当齿面没有碳化物和加工缺陷时,在长时间循环应力作用下会产生内部碳化物,进而造成裂纹萌生和扩展,较小尺寸碳化物会形成粗糙的“鱼眼”区形貌。采用航空新型高温渗碳不锈航空齿轮钢的齿轮要得到较高的寿命,应当在加工过程中控制轮齿表面及近表面碳化物尺寸、数量及形状系数和表面加工缺陷,以避免在轮齿表面形成裂纹源。

第三代航空齿轮钢圆柱齿轮弯曲疲劳强度性能测试分析

以第三代航空齿轮钢圆柱齿轮的弯曲疲劳性能作为研究对象,修正了国标(GB)给出的齿轮弯曲夹具计算公式,设计了弯曲疲劳试验用圆柱齿轮参数,并对该材料的齿轮进行了弯曲疲劳试验。通过对试验结果数据采用对数正态分布、二参数威布尔分布数据处理方法对试验数据进行了处理,得到了该材料的试验齿轮弯曲疲劳极限及可靠-应力-寿命(R-S-N)曲线,同时与9310钢(第一代)齿轮的性能进行了对比分析。结果表明:在置信度为95%、可靠度为99%的情况下,9310钢圆柱齿轮的弯曲应力极限为602 MPa,第三代航空齿轮钢圆柱齿轮钢的弯曲应力极限为687.6 MPa,第三代齿轮钢的齿轮弯曲疲劳性能相对于9310钢疲劳性能提高了14.2%,该材料在航空齿轮传动齿轮的弯曲疲劳特性方面体现出较大的优势。

航空齿轮钢C69高温渗碳后的组织性能

通过OM、SEM、TEM以及显微硬度计等设备研究了1050℃下不同渗碳工艺对航空齿轮钢C69组织及性能的影响。结果表明,经渗碳、深冷和回火处理后,渗碳层表层的显微硬度最高可达约950 HV0.3,组织为针状马氏体,马氏体上观察到M3C、M2C碳化物,晶界处有M7C3碳化物分布,次表层组织为针状马氏体和板条马氏体,心部显微硬度约为630 HV0.3,组织主要为板条马氏体。循环渗碳的渗碳效率更高,随循环次数增加,试验钢的表面碳含量和渗碳层深度不断提高,且晶界处M7C3尺寸和数量逐渐增加。4次循环渗碳的表面碳含量为1.14%,渗碳层深度约为3.0 mm。