【摘要】：為了研究熱脹工藝對20Cr2Ni4A滲碳齒輪鋼力學(xué)性能及顯微組織的影響,對齒輪鋼進行熱脹處理并去掉原有滲碳層再重新滲碳,利用掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射線應(yīng)力測試儀、多功能表面性能測量儀,分別測量和對比分析了試樣熱脹處理前后晶粒尺寸和表面形貌、殘余奧氏體含量和殘余應(yīng)力顯微硬度以及摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明:熱脹后晶粒尺寸增大,表面殘余奧氏體含量增加,表面顯微硬度、耐磨性能提高,表面殘余應(yīng)力值減小。這些參量的變化說明熱脹工藝對20Cr2Ni4A滲碳齒輪鋼的力學(xué)性能和顯微組織有較大的改變,為后續(xù)研究熱脹工藝對接觸疲勞壽命優(yōu)劣的分析提供實驗依據(jù)。
【圖文】：

］，筆者以某重載車輛變速箱中滲碳齒輪為研究對象，將失效報廢后的20Cr2Ni4A滲碳齒輪鋼材料加工成一定形狀并對其進行熱脹處理，對比研究熱脹前后齒輪材料的組織性能，以期為熱脹工藝修復(fù)滲碳齒輪的實際運用提供實驗依據(jù)。1材料制備與表征1．1實驗材料與制備實驗材料為20Cr2Ni4A鋼，其化學(xué)成分為: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%。將其加工成尺寸為40mm×30mm×10mm的試樣，滲碳熱處理工藝流程參照滲碳齒輪制造工藝流程［7］，，如圖1所示，此試樣不作熱脹處理。在磨損失效后的齒輪上切除一部分材料，并加工成與上述尺寸相同的試樣，然后進行熱脹處理。圖1滲碳熱處理工藝流程選用0．5T的壓力機在830℃對磨損試樣進行熱脹擠壓，使其沿寬度方向向外擴張，熱脹后測量顯微硬度沿滲碳層深方向的分布情況，如圖2所示。可以看出:熱脹后滲碳層深1．25mm處的顯微硬度值為圖2顯微硬度沿滲碳層深的分布523HV。根據(jù)《鋼件滲硬淬火硬化層深度的測定和校核》(GB9450—2005)［8］規(guī)定，從零件表面到維氏硬度值550HV的距離為滲碳層深度。由此可以得出:熱脹后需要去除的滲碳層深在1．25mm左右，考慮到二次滲碳后試樣表面有氧化皮及脫碳層，因此熱脹后在寬度方向去除約2mm厚的滲碳層是合適的。此后對試樣進行重新滲碳熱處理，熱處理工藝流程與圖1所示的流程相同。1．2表征手段采用PhilipsQuant200型掃描電子顯微鏡(Scan-ningElectronMicroscope，SEM)觀察熱脹前后滲碳層的表面形貌。采用3D激光共聚焦顯微鏡測量熱脹前后的三維形貌。采用X－350A型X射線應(yīng)力測試儀測量滲碳層中殘余奧氏體含量和殘余應(yīng)力，衍射晶面為(220)，其主要技術(shù)參數(shù)為X射線管功率

20Cr2Ni4A鋼，其化學(xué)成分為: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%。將其加工成尺寸為40mm×30mm×10mm的試樣，滲碳熱處理工藝流程參照滲碳齒輪制造工藝流程［7］，如圖1所示，此試樣不作熱脹處理。在磨損失效后的齒輪上切除一部分材料，并加工成與上述尺寸相同的試樣，然后進行熱脹處理。圖1滲碳熱處理工藝流程選用0．5T的壓力機在830℃對磨損試樣進行熱脹擠壓，使其沿寬度方向向外擴張，熱脹后測量顯微硬度沿滲碳層深方向的分布情況，如圖2所示�？梢钥闯�:熱脹后滲碳層深1．25mm處的顯微硬度值為圖2顯微硬度沿滲碳層深的分布523HV。根據(jù)《鋼件滲硬淬火硬化層深度的測定和校核》(GB9450—2005)［8］規(guī)定，從零件表面到維氏硬度值550HV的距離為滲碳層深度。由此可以得出:熱脹后需要去除的滲碳層深在1．25mm左右，考慮到二次滲碳后試樣表面有氧化皮及脫碳層，因此熱脹后在寬度方向去除約2mm厚的滲碳層是合適的。此后對試樣進行重新滲碳熱處理，熱處理工藝流程與圖1所示的流程相同。1．2表征手段采用PhilipsQuant200型掃描電子顯微鏡(Scan-ningElectronMicroscope，SEM)觀察熱脹前后滲碳層的表面形貌。采用3D激光共聚焦顯微鏡測量熱脹前后的三維形貌。采用X－350A型X射線應(yīng)力測試儀測量滲碳層中殘余奧氏體含量和殘余應(yīng)力，衍射晶面為(220)，其主要技術(shù)參數(shù)為X射線管功率300W，掃描方式θ～θ掃描，2θ最小步距為0．01°。采用MICＲOMＲET－6030型多功能表面性能測量儀測量顯微硬度，對熱脹前后2個試樣從滲碳層表面到心部間隔一定距離進行線切割，同一深度上測3～5個點取平均值，并繪制顯微硬度曲線，其施加載荷為0．98N，加載時間為15s。采?
【作者單位】： 裝甲兵工程學(xué)院機械產(chǎn)品再制造國家工程研究中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51405510)
【分類號】：TG306;TG142.1

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本文編號：2527936