勻的硬度。但這些工作沒(méi)有定量研究合金元素對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。本研究
與滲碳淬火相比，高頻淬火可以實(shí)現(xiàn)在線化，使碳素鋼獲得高強(qiáng)度。高頻淬火用于齒輪熱處理時(shí)，對(duì)鋼的高頻淬火性的要求是，高齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、高齒面強(qiáng)度以及短時(shí)快速加熱淬火時(shí)的均勻硬化層和均勻硬度。有研究報(bào)告指出，中碳鋼高頻淬火時(shí)，由于產(chǎn)生很大的殘余壓縮應(yīng)力，所以高頻淬火中碳鋼的彎曲疲勞強(qiáng)度高于滲碳淬火鋼。并且，由于鋼中添加Si，提高了鋼的回火軟化抗力，高頻淬火中碳鋼的面疲勞強(qiáng)度也高于滲碳淬火鋼。此外，有研究表明，增加Mn含量，降低淬火前組織中的一次鐵素體分量，可以在高頻淬火快速短時(shí)加熱中使鋼具有均勻的奧氏體組織，從而獲得均勻的硬化組織和均以C、Si、Mn含量不同的鋼為試驗(yàn)鋼，對(duì)高頻淬火試驗(yàn)鋼的轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度和輥柱式（小輥柱）剝蝕疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定和分析。
各試驗(yàn)鋼的成分變化是C：0.45%-0.55%、Si：0.05%-2.0%、Mn：0.25%-1.1%。為提高淬透性，試驗(yàn)鋼中添加了B。真空熔煉試驗(yàn)鋼，并將試驗(yàn)鋼熱鍛成φ65mm的圓棒，對(duì)圓棒進(jìn)行1123K×1h、空冷的正火處理。用該圓棒材制作疲勞試樣并對(duì)疲勞試樣進(jìn)行高頻淬火。表1是轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試樣和輥柱式剝蝕疲勞試樣的淬火條件。用光學(xué)顯微鏡對(duì)試樣淬火前后的組織進(jìn)行了觀察，并用光學(xué)顯微鏡照片解析方法測(cè)定了試樣淬火前一次鐵素體的面積分量。用顯微維氏硬度計(jì)測(cè)定了試樣淬火前后的硬度。對(duì)高頻淬火后的試樣進(jìn)行573K×90min的回火處理，然后測(cè)定回火硬度。
圖1是高頻淬火前試樣的一次鐵素體面積率和高頻淬火后試樣表面硬度波動(dòng)值的關(guān)系。用0.98N負(fù)荷的顯微維氏硬度計(jì)對(duì)試樣的距表面50μm處的5個(gè)位置進(jìn)行硬度測(cè)定。計(jì)算這5個(gè)位置硬度的標(biāo)準(zhǔn)偏差，作為表面硬度波動(dòng)值。輥柱式點(diǎn)腐蝕疲勞的表面硬度與一次鐵素體面積率無(wú)關(guān)，波動(dòng)值很小。轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試樣的表面硬度波動(dòng)值隨一次鐵素體面積率的增加而增大。在一次鐵素體面積率大的轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試樣中，觀察到淬火后未轉(zhuǎn)變的鐵素體和低碳馬氏體等不均勻組織。轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試樣表面硬度的波動(dòng)是由這些不均勻組織引起的。轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試樣和輥柱式剝蝕疲勞試樣的表面硬度波動(dòng)值的差別是高頻淬火條件不同造成的。
2.2 轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞試驗(yàn)結(jié)果
研究了疲勞極限與平均表面硬度的關(guān)系。研究結(jié)果顯示，平均表面硬度越高，轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度越高。但在平均表面硬度值相同條件下，各試樣的彎曲疲勞強(qiáng)度值有很大的差異。為此，對(duì)平均表面硬度值基本相同的0.55%C試驗(yàn)鋼，進(jìn)行了一次鐵素體面積率與轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度關(guān)系的研究。結(jié)果顯示，隨著一次鐵素體面積率的增加，轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度下降。一次鐵素體面積率大的鋼中生成的不均勻組織使轉(zhuǎn)動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度下降。
2.3 輥柱式剝蝕疲勞試驗(yàn)結(jié)果
齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其接觸面發(fā)熱，表面溫度可達(dá)573K。因此表面硬化鋼的剝蝕疲勞強(qiáng)度與573K回火硬度有相關(guān)關(guān)系。圖2是輥柱式點(diǎn)腐蝕疲勞試驗(yàn)測(cè)定的疲勞極限與573K回火硬度的關(guān)系。
從圖2可知，隨著573K回火硬度的升高，鋼的剝蝕疲勞強(qiáng)度升高。并且通過(guò)本試驗(yàn)可知，即使高頻淬火鋼中沒(méi)有不均勻組織，高頻淬火鋼的剝蝕疲勞強(qiáng)度也隨573K回火硬度的升高而升高。
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