解析渗碳钢的接触应力作用下的疲劳性能及强度

轴承钢、渗碳零件渗碳的目的，不仅仅是为了让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点蚀疲劳（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，渗碳型的钢表面金相组织对接触疲劳性能的影响。弘超供应国产20CrMnTi合金结构钢、20MnCr5、渗碳钢16MnCr5 、20MnCr5渗碳钢 、20NiCrMo2合金渗碳钢、20NiCrMo2合金钢、供应15Cr合金结构钢、低碳合金渗碳钢。

为了研究渗碳钢在接触应力作用下的疲劳性能，用14NiCr14、16MnCr5、20MoCr4和CK15碳钢制成圆柱彤、盘形试样在不同负荷F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%一50%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瓦有很高的接触应力，在接触载荷的作用，残余奥氏体发生质变和加工硬化作用，提高了接触疲劳性能。
轴承钢的成分也是如此，在不同的运用中选择不同的成分的渗碳钢来进行有效的运用，这样才真的会将不同的成分，宝钢20CrMnTi渗碳钢 、12CrNi3A 合金渗碳钢 、12CrNi3合金渗碳钢 、渗碳钢527A19、635A14 英国标准 、SAE8620HS优质渗碳钢中渗碳层中残余奥氏俸对弯曲疲劳性能和接触疲劳性能的影响是不同的，要确定零件渗碳后轰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。如以弯曲载付为主，残余奥氏体的数量不要超过25%，如以接触应力为主，残余奥氏体的数值可以高于这个数值。

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。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SAP-A320钢和SAl9310钢进行战验，详细地了解冰冷处理对这两种钢渗碳后疲劳一障能的影响。试验用钢的成分，弯曲试样的热处理技术也是要根据不同的结构成分来判定。

疲劳试验的样品示于样品为缩减断面的齿轮轮齿根部，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组样品再经过73℃冰冷，处理后175℃刚火60min，C组样品经过196℃冰冷处理肝175℃刚火60min。SAE9310钢只有A、B二组样晶，而SAF4320钢有A、B、C三组样晶。

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