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疲劳渗碳齿轮钢组织和力学性能如何写

收藏本文 2024-02-25 点赞:23919 浏览:107284 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:重载齿轮钢应具有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度。20Cr2Ni4A是一种常用重载齿轮用钢,但其疲劳性能已不能满足重载齿轮高强度化的要求,由此近年来开发了高强度重载齿轮钢18Cr2Ni2MoVNb。本论文利用旋转弯曲疲劳试验和接触疲劳试验策略,比较探讨了20Cr2Ni4A钢和18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳后的疲劳性能,并初步探讨了冷处理对渗碳后18Cr2Ni2MoVNb钢旋转弯曲疲劳性能的影响。晶粒长大动力学试验表明,Nb、V微合金化的18Cr2Ni2MoVNb试验钢中的碳氮化物颗粒可以钉扎晶界,以而阻止奥氏体晶粒长大。在880~940℃奥氏体化10h试验条件下,18Cr2Ni2MoVNb钢的奥氏体晶粒度比20Cr2Ni4A钢高1~2级,其晶粒长大倾向显著低于20Cr2Ni4A钢。18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳后的晶粒尺寸也显著细于20Cr2Ni4A钢。试验钢的力学性能试验表明,20Cr2Ni4A和18Cr2Ni2MoVNb钢都具有较高的强韧性:抗拉强度在1300MPa以上,夏比U型缺口试样室温冲击吸收能量在100J以上与20Cr2Ni4A钢相比,18Cr2Ni2MoVNb钢因碳含量低其抗拉强度稍低,但由于晶粒细化其冲击韧性稍高。试验钢渗碳试样的旋转弯曲疲劳试验结果发现,当渗碳层深度为1.5mm时,18Cr2Ni2MoVNb钢的旋转弯曲疲劳极限σ-1=1025MPa,显著高于20Cr2Ni4A钢的σ-1=865MPa。弯曲疲劳试样断口观察发现,在渗碳层中疲劳裂纹沿原奥氏体晶界扩展,18Cr2Ni2MoVNb钢渗碳层晶粒细小,疲劳裂纹扩展阻力大,因而其疲劳极限高。试验钢渗碳试样的接触疲劳试验结果发现,当渗碳层深度为1.5mm时,18Cr2Ni2MoVNb钢的中值接触疲劳强度为3725MPa,显著高于20Cr2Ni4A的3575MPa。接触疲劳试样断口观察发现,18Cr2Ni2MoVNb钢中氧含量较低,氧化物夹杂数量少、尺寸小,接触疲劳裂纹起裂较难,因而其接触疲劳性能优于20Cr2Ni4A钢。-80℃冷处理后18Cr2Ni2MoVNb试验钢弯曲疲劳试样表层残余奥氏体由16%下降到6%,显微硬度提升约HV50,残余压应力增加了30MPa,但弯曲疲劳极限降低60MPa。探讨发现,残余奥氏体含量的降低是导致冷处理后疲劳性能下降的主要理由。关键词:齿轮钢论文晶粒长大论文旋转弯曲疲劳论文接触疲劳论文冷处理论文

    摘要3-5

    Abstract5-9

    第一章 绪论9-29

    1.1 渗碳齿轮钢的进展近况9-11

    1.1.1 国外渗碳齿轮钢的进展近况10

    1.1.2 国内渗碳齿轮钢的进展近况10-11

    1.2 渗碳齿轮钢的组织和力学性能探讨11-16

    1.2.1 基体组织的淬透性12-13

    1.2.2 微合金化齿轮钢13-14

    1.2.3 渗层组织的制约14-16

    1.3 渗碳齿轮钢的疲劳行为16-23

    1.3.1 疲劳行为16-20

    1.3.1.1 疲劳破坏机理及疲劳裂纹扩展机理17-18

    1.3.1.2 影响疲劳的因素18-20

    1.3.2 渗碳齿轮钢的疲劳行为20-23

    1.4 冷处理对齿轮钢疲劳性能的影响23-27

    1.4.1 冷处理的探讨近况23-24

    1.4.2 冷处理对渗碳淬火材料疲劳性能的影响24-27

    1.5 本论文的探讨内容及目的27-29

    第二章 试验材料与策略29-37

    2.1 试验材料29-31

    2.2 试验策略31-37

    2.2.1 试验钢的晶粒长大动力学31-32

    2.2.2 试验钢常规力学性能32-33

    2.2.3 旋转弯曲疲劳试验33-35

    2.2.4 接触疲劳试验35-37

    第三章 试验结果37-47

    3.1 伪渗碳历程中奥氏体晶粒的长大走势37-39

    3.2 试验钢常规力学性能39-41

    3.2.1 试验钢的强度39-40

    3.2.2 试验钢的冲击韧性40-41

    3.3 旋转弯曲疲劳性能41-45

    3.3.1 20Cr2Ni4A、18Cr2Ni2MoVNb的旋转弯曲疲劳性能41-43

    3.3.2 冷处理对18Cr2Ni2MoVNb钢旋转弯曲疲劳性能的影响43-45

    3.4 接触疲劳性能45-47

    第四章 浅析与讨论47-73

    4.1 伪渗碳历程中奥氏体晶粒的长大走势47-51

    4.2 试验钢常规力学性能51-53

    4.2.1 试验钢的强度51-52

    4.2.2 试验钢的冲击韧性52-53

    4.3 旋转弯曲疲劳性能53-69

    4.3.1 20Cr2Ni4A、18Cr2Ni2MoVNb的旋转弯曲疲劳性能53-59

    4.3.1.1 渗层组织对疲劳性能的影响53-54

    4.3.1.2残余应力对疲劳性能的影响54-55

    4.3.1.3 硬度分布对疲劳性能的影响55-59

    4.3.2 冷处理对18Cr2Ni2MoVNb钢旋转弯曲疲劳性能的影响59-69

    4.3.2.1 渗碳后疲劳试样的微观组织59-61

    4.3.2.2 疲劳试样的显微硬度61-62

    4.3.2.3 残余压应力62-64

    4.3.2.4 疲劳断口及夹杂物64-69

    4.4 接触疲劳试验69-73

    第五章 结论73-75

    致谢75-77

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