高频淬火中碳钢弯曲疲劳强度的评价

发布时间：2020-05-28 已经有1人查过此文章返回感应淬火列表

匀的硬度。但这些工作没有定量研究合金元素对疲劳强度的影响。本研究与渗碳淬火相比，高频淬火可以实现在线化，使碳素钢获得高强度。高频淬火用于齿轮热处理时，对钢的高频淬火性的要求是，高齿根弯曲疲劳强度、高齿面强度以及短时快速加热淬火时的均匀硬化层和均匀硬度。有研究报告指出，中碳钢高频淬火时，由于产生很大的残余压缩应力，所以高频淬火中碳钢的弯曲疲劳强度高于渗碳淬火钢。并且，由于钢中添加Si，提高了钢的回火软化抗力，高频淬火中碳钢的面疲劳强度也高于渗碳淬火钢。此外，有研究表明，增加Mn含量，降低淬火前组织中的一次铁素体分量，可以在高频淬火快速短时加热中使钢具有均匀的奥氏体组织，从而获得均匀的硬化组织和均以C、Si、Mn含量不同的钢为试验钢，对高频淬火试验钢的转动弯曲疲劳强度和辊柱式（小辊柱）剥蚀疲劳强度进行了测定和分析。

1 试验方法 各试验钢的成分变化是C：0.45%-0.55%、Si：0.05%-2.0%、Mn：0.25%-1.1%。为提高淬透性，试验钢中添加了B。真空熔炼试验钢，并将试验钢热锻成φ65mm的圆棒，对圆棒进行1123K×1h、空冷的正火处理。用该圆棒材制作疲劳试样并对疲劳试样进行高频淬火。表1是转动弯曲疲劳试样和辊柱式剥蚀疲劳试样的淬火条件。用光学显微镜对试样淬火前后的组织进行了观察，并用光学显微镜照片解析方法测定了试样淬火前一次铁素体的面积分量。用显微维氏硬度计测定了试样淬火前后的硬度。对高频淬火后的试样进行573K×90min的回火处理，然后测定回火硬度。

2 试验结果与分析 2.1 高频淬火性 图1是高频淬火前试样的一次铁素体面积率和高频淬火后试样表面硬度波动值的关系。用0.98N负荷的显微维氏硬度计对试样的距表面50μm处的5个位置进行硬度测定。计算这5个位置硬度的标准偏差，作为表面硬度波动值。辊柱式点腐蚀疲劳的表面硬度与一次铁素体面积率无关，波动值很小。转动弯曲疲劳试样的表面硬度波动值随一次铁素体面积率的增加而增大。在一次铁素体面积率大的转动弯曲疲劳试样中，观察到淬火后未转变的铁素体和低碳马氏体等不均匀组织。转动弯曲疲劳试样表面硬度的波动是由这些不均匀组织引起的。转动弯曲疲劳试样和辊柱式剥蚀疲劳试样的表面硬度波动值的差别是高频淬火条件不同造成的。2.2 转动弯曲疲劳试验结果研究了疲劳极限与平均表面硬度的关系。研究结果显示，平均表面硬度越高，转动弯曲疲劳强度越高。但在平均表面硬度值相同条件下，各试样的弯曲疲劳强度值有很大的差异。为此，对平均表面硬度值基本相同的0.55%C试验钢，进行了一次铁素体面积率与转动弯曲疲劳强度关系的研究。结果显示，随着一次铁素体面积率的增加，转动弯曲疲劳强度下降。一次铁素体面积率大的钢中生成的不均匀组织使转动弯曲疲劳强度下降。2.3 辊柱式剥蚀疲劳试验结果齿轮转动时其接触面发热，表面温度可达573K。因此表面硬化钢的剥蚀疲劳强度与573K回火硬度有相关关系。图2是辊柱式点腐蚀疲劳试验测定的疲劳极限与573K回火硬度的关系。