解析渗碳钢的疲劳性_14crni14德国合金钢的疲劳性能
用15CrN16钢缺口样品进行旋转弯曲疲劳试验结果表明：残余奥氏体对疲劳性能有不利的影响，面层含碳量0.65%增至1.2%（对应的残余奥氏体含量为80%），疲劳强度从700MPa降至540M Pa，这就肯定了疲劳强度随奥氏体增加而降低。同时，试验结果也表明通过冰冷处理来降低残余奥氏体含量还会使疲劳强度进一步降低。关于冰冷处理对渗碳钢疲劳性能的影响后边还要详细讨论。用带圆形缺口的14crni14德国合金钢, 14CrNi14钢进行弯曲疲劳试验，了解残余奥氏体和表面强化方法对疲劳性能的影响D样品渗碳得到不同的面层含碳量，通过热处理使面层金相组织有很大区别。
一组样晶为完全马氏体，无残余奥氏体；另一组样品为80%残余奥氏体加20%马氏体。具有这两种组织的样品有的在缺口处经滚压进行强化，有的经喷丸强化，有的未经回火处理。所有样品的弯曲疲劳试验结果示，如果以金相组织为完全马氏体无残余奥氏体的样品的疲劳极限为基础，即590MPa进行比较，那么金相组织为80%残余奥氏体加20%马氏体的样品的疲劳极限为525MPa，即降低11%如果同样金相组织再不进行回火，疲劳极限降至450MPa，即降低24%，表明残余奥氏体对疲劳性能的不利影响。但是，表层金相组织中有大最残余奥氏体的样品，在样品缺部位经滚压强化或喷丸强化后，其疲劳极限可分别提高到700MPa和670MPa。即分别提高19%和14%，而表层为完全马氏体无残余奥氏体的样龉经喷丸强化处理，其疲劳极限只提高到625MPa。即提高60%己说明渗碳层金相组织中有残余奥氏体经过滚压或喷丸强化处理对疲劳性能起有利的作用。
零件渗碳的目的，不仅仅是为了提高零件的弯曲疲劳强度，而且还要改善在滚动接触条件下零件抗腐蚀疲劳（或称接触疲劳）的能力：已经有试验结果证明：随着渗碳层金相组织中残余奥氏体数量的增强，其接触疲劳抗力也增加，表面金相组织对接触疲劳性能的影响。
为了研究渗碳钢在接触应力作用下的疲劳性能，用14NiCr14、16MnCr5、20 MoCr4和CK15碳钢制成圆丰主形、盘形试样在不同负荷进行试验。试样在完成一个完全的转动时有4个运动（纯滚动、负滑动、纯滚动、止滑动）模拟齿轮的工作条件。
当热处理后在渗碳层得到完全马氏体时，镍、铬钢比铬一锰钢和铬，钼钢有较高的疲劳性能，热处理后在渗碳层中有40%—50%残余奥氏体时可以显著地提高接触疲劳性能，其中镍、铬钢仍优于铬。锰钢和铬一钼钢；碳钢由于淬透性能不够在渗碳层组织中产生高温转变产物，因而疲劳性能最差。
适当数量的残余奥氏体对接触疲劳性能的影响有现实意义，因为在齿轮工作时接触是有很高的接触应力，在接触载荷的作用，残余奥氏体发生桐变和加工硬化作用，提高接触疲劳性能。
渗碳层中残余奥氏律对弯曲疲劳性能和接触疲劳性能的影响是不同的，要确定零件渗碳后表层的残余奥氏体的量，需要了解渗碳件承受载倚的形式，是以弯曲载荷为主，还是以接触应力为主。如以弯曲载荷为主，残余奥氏体的数量不要超过25%，如以接触应力为主，残余奥氏体的数量可以高于这个数值。虽然可以用x-射线衍射法测定残余奥氏体的数量，但技术复杂，设备昂贵，所以一般工厂用含有0～50%的不同量残余奥氏体标准图片来进行零件的质最评定。
冰冷处理对渗碳钢弯曲疲劳性能的影响凸在渗碳后的金相组织中有一定数量的残余奥氏体，通过冰冷处理可以将残余奥氏体转变成马氏体，影响渗碳层的硬度分布和残余内应力的分布情况，从而影响渗碳钢的疲劳强度。最近，Stung-Cheal Jung等用SAF 4320钢和SAE9310钢进行检验，详细地了解冰冷处理对这两种钢渗碳后疲劳，性能的影响。试验用钢的成分，弯曲试样的热处理规程列于疲劳试样的样品。样品为缩减断的悬臂梁，模拟齿轮轮齿根部，而且受拉力的边部去掉尖角以防止气体渗碳时尖角部位碳分过高。
样品分为A、B、C组，A组样品渗碳淬火回火后不再经任何处理；B组样品再经-73℃冰冷处理后175℃唰火60min;C组样品经196℃冰冷处理后175℃回火60min。SAE9310钢只有A、B二纰样品，而SAF4320钢有A、B、C三组样品。
SAE4320合金结构钢材料的断泊彤微硬度分布曲线。三组样品的渗碳层深度柏同，约为0.65mm，硬度分布曲线相似，只是经冰冷处理的样品靠近最表面的硬度由于残余奥氏体转变成马氏体而提高40HV。SAF9310钢的断面硬度分卸曲线5，二组样由的渗碳层深度约为0. 50mm，冰冷处理的样品靠近最表面的硬度提高6011V。
测定所有样品的残余奥氏体含橙和残余内应力的分布情况，残余奥氏体沿断面的分布情况，SA F4320钢(图(a》次表面的残余奥氏体含量约为15%。两种冰冷处理（-731℃和- 196℃）都降低残余奥氏体含量，经-196℃冰冷处理后的最大残余奥氏体含量，有l0%。9310钢(图(b))经-73℃冰冷处理后的残余奥氏体含量从22 %下降到10%，残余奥氏体转变成马氏体会导致残余应力的增加，图2-2-47示出，对于4320钢(图(a》经- 73℃和- 196cC冰冷处理后残余压力分别增加70MPa和140 MPa，而对于9310钢(图(b))经- 73℃冰冷处理后靠近表面处残余压应力增加170MPa，而距表面150mm处，增加275MPa。
冰冷处理使得残余奥氏体转变成马氏体导致表层残余压应力的增加本应使弯曲疲劳强度提高，但是实际疲劳试验的结果却与之相反。冰冷处理使弯曲疲劳强度降低。出SAE4320he合金结构用钢和SAE9310钢的疲劳试验结果。SAE4320结构用钢渗碳样品的疲劳极限（最大应力）为1310MPa，而经- 73℃和- 196℃冰冷处理后，其疲劳极限（最大）分别为1170MPa和12BOMPa，SAE9310钢渗碳样品的疲劳极限（最大应力）为1170MPa，而经- 73℃冰冷处理后，其疲劳极限（最大应力）为1070MPa。
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