热胀工艺对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢组织性能的影响

发布时间：2019-08-17 17:48

【摘要】：为了研究热胀工艺对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢力学性能及显微组织的影响,对齿轮钢进行热胀处理并去掉原有渗碳层再重新渗碳,利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线应力测试仪、多功能表面性能测量仪,分别测量和对比分析了试样热胀处理前后晶粒尺寸和表面形貌、残余奥氏体含量和残余应力显微硬度以及摩擦学性能。结果表明:热胀后晶粒尺寸增大,表面残余奥氏体含量增加,表面显微硬度、耐磨性能提高,表面残余应力值减小。这些参量的变化说明热胀工艺对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢的力学性能和显微组织有较大的改变,为后续研究热胀工艺对接触疲劳寿命优劣的分析提供实验依据。
【图文】：

流程图,渗碳,热处理工艺,流程

］，笔者以某重载车辆变速箱中渗碳齿轮为研究对象，将失效报废后的20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢材料加工成一定形状并对其进行热胀处理，对比研究热胀前后齿轮材料的组织性能，以期为热胀工艺修复渗碳齿轮的实际运用提供实验依据。1材料制备与表征1．1实验材料与制备实验材料为20Cr2Ni4A钢，其化学成分为:ω(C)=0．20%，ω(Si)=0．25%，ω(Mn)=0．52%，ω(Cr)=1．50%，ω(Ni)=3．52%，ω(P)≤0．02%，ω(S)≤0．005%。将其加工成尺寸为40mm×30mm×10mm的试样，渗碳热处理工艺流程参照渗碳齿轮制造工艺流程［7］，，如图1所示，此试样不作热胀处理。在磨损失效后的齿轮上切除一部分材料，并加工成与上述尺寸相同的试样，然后进行热胀处理。图1渗碳热处理工艺流程选用0．5T的压力机在830℃对磨损试样进行热胀挤压，使其沿宽度方向向外扩张，热胀后测量显微硬度沿渗碳层深方向的分布情况，如图2所示。可以看出:热胀后渗碳层深1．25mm处的显微硬度值为图2显微硬度沿渗碳层深的分布523HV。根据《钢件渗硬淬火硬化层深度的测定和校核》(GB9450—2005)［8］规定，从零件表面到维氏硬度值550HV的距离为渗碳层深度。由此可以得出:热胀后需要去除的渗碳层深在1．25mm左右，考虑到二次渗碳后试样表面有氧化皮及脱碳层，因此热胀后在宽度方向去除约2mm厚的渗碳层是合适的。此后对试样进行重新渗碳热处理，热处理工艺流程与图1所示的流程相同。1．2表征手段采用PhilipsQuant200型扫描电子显微镜(Scan-ningElectronMicroscope，SEM)观察热胀前后渗碳层的表面形貌。采用3D激光共聚焦显微镜测量热胀前后的三维形貌。采用X－350A型X射线应力测试仪测量渗碳层中残余奥氏体含量和残余应力，衍射晶面为(220)，其主要技术参数为X射线管功率

渗碳层,显微硬度,热胀

20Cr2Ni4A钢，其化学成分为:ω(C)=0．20%，ω(Si)=0．25%，ω(Mn)=0．52%，ω(Cr)=1．50%，ω(Ni)=3．52%，ω(P)≤0．02%，ω(S)≤0．005%。将其加工成尺寸为40mm×30mm×10mm的试样，渗碳热处理工艺流程参照渗碳齿轮制造工艺流程［7］，如图1所示，此试样不作热胀处理。在磨损失效后的齿轮上切除一部分材料，并加工成与上述尺寸相同的试样，然后进行热胀处理。图1渗碳热处理工艺流程选用0．5T的压力机在830℃对磨损试样进行热胀挤压，使其沿宽度方向向外扩张，热胀后测量显微硬度沿渗碳层深方向的分布情况，如图2所示。可以看出:热胀后渗碳层深1．25mm处的显微硬度值为图2显微硬度沿渗碳层深的分布523HV。根据《钢件渗硬淬火硬化层深度的测定和校核》(GB9450—2005)［8］规定，从零件表面到维氏硬度值550HV的距离为渗碳层深度。由此可以得出:热胀后需要去除的渗碳层深在1．25mm左右，考虑到二次渗碳后试样表面有氧化皮及脱碳层，因此热胀后在宽度方向去除约2mm厚的渗碳层是合适的。此后对试样进行重新渗碳热处理，热处理工艺流程与图1所示的流程相同。1．2表征手段采用PhilipsQuant200型扫描电子显微镜(Scan-ningElectronMicroscope，SEM)观察热胀前后渗碳层的表面形貌。采用3D激光共聚焦显微镜测量热胀前后的三维形貌。采用X－350A型X射线应力测试仪测量渗碳层中残余奥氏体含量和残余应力，衍射晶面为(220)，其主要技术参数为X射线管功率300W，扫描方式θ～θ扫描，2θ最小步距为0．01°。采用MICＲOMＲET－6030型多功能表面性能测量仪测量显微硬度，对热胀前后2个试样从渗碳层表面到心部间隔一定距离进行线切割，同一深度上测3～5个点取平均值，并绘制显微硬度曲线，其施加载荷为0．98N，加载时间为15s。采?
【作者单位】：装甲兵工程学院机械产品再制造国家工程研究中心;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51405510)
【分类号】：TG306;TG142.1

【相似文献】