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渗碳齿轮的接触疲劳与渗碳层深度.pdf

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书卯年第分期总期 渗碳齿轮的接触疲劳与渗碳层深度 周尚臣钟国欣吴辉 〔提要〕从微观上简易地阐述了渗碳齿轮接触疲劳破坏机理和渗破的含义及渗破层抗疲劳的原理希望对 今后齿轮设计有一定的参考价值。 关键词接触疲劳应力场麻点剥落压碎剥落金属晶格位向金属键能渗碳层深度 , 在生产实践中,工程技术人员常常采用齿面渗碳淬火碳齿轮的接触疲劳与渗碳层深度之间的关系确定合理的 ,、 的方法来提高齿轮轮齿的抗失效能力,以达到提高齿轮的渗碳层深度对提高齿轮的承载能力延长齿轮使用寿命 承载能力、延长齿轮使用寿命的目的。因此,正确理解渗显得非常重要。 “’ 二矿二、勺公丫‘ 它提高塑性和韧性但当其含量较高时,将降低钢的硬渗碳钢的热处理特点 ,,, 度因此对高合金渗碳钢为了降低残余奥氏体数量必一般渗碳后进行淬火及低温回火,回火组织为回火马 、 须在热处理工艺或强化工艺上采取措施氏体,回火马氏体即保持了钢的高硬度、高强度和良好耐 磨性,又适当提高了韧性。 ‘ 渗碳钢的化学成分特点 根据机械零件对性能的要求和以上合金元素对渗碳钢 影响的分析,渗碳钢的化学成份有以下特点 低破 含碳量一般为劝一即渗碳钢零件心部 含碳量,这对于保证心部有足够的塑性和韧性是十分必 要的。 加入提高浮透性的合金元素 , 一一对轮心部 ‘‘饭,齿来说提高的强度将提高齿轮的承载能 ,。 ,,,力并防止渗层剥而心部强度取决于含量及 琴又探度川落则钢中碳 悴透性,悴透性足够时,心部得到全部位错马氏体组织, 一碳俐一以碳化物元索合金化的钢 、、、、、 一以非碳化一物元素合众化的钢常加人的合金元素有仇和 。。 圈,渗层深度《等对渗层和心部的韧性和强度十分有利 加入阻止奥氏体晶粗长大的元素 渗碳钢的合金化常常用多组综合合金化,如在 元,, ,渗碳操作在高温下进行为了阻止奥氏体晶粒长大 渗碳钢中加人可以通过减少过共析层深度和增加碳化 以。 。、渗碳钢用铝脱氧的本质细晶粒钢在钢中有促进奥 物数量,提高其韧性合金渗碳钢中添加则可以阻 ,以、 。氏体晶粒长大的倾向所可在含钢中加人少量 加氏的长适的金 止热时奥体晶粒大是渗碳钢中合合化。、 ,,。等阻止奥氏体晶粒长大的元素为提高掺层的碳浓度渗 元素它能提高渗层和心部的韧性降低韧一脆转变温度 ,、、 ,层深度和渗人速度可加人碳化物形成元素 但由于是较紧缺物资近年来常用低钢来取代高合金 ,。 。。等但不能过多 渗碳钢渗碳层的最佳含量一般为一呢增加含 ,语 碳量将促进碳化物沿晶界析出从而在渗碳层中引起裂纹结 , 并降低机械性能。通过对不同种类渗碳钢性能的测试可以看出由低合 金化到高合金化发展过程中性能上的改变和提高、提高淬 ‘ 些二一小一一透性,阻止奥氏体晶粒的长大,以及零件心部良好的综合 一一“,一 卜‘,一,一一一一机械性是其为关键的。通过分析,知不元素在钢 了一幽声口川口能尤道同 工,︸一 浅刽巡翅, 中的不同作用和综合作用这将为机械零件综合性能的提 高提供理论基础。 收稿日期】年月日 初红杰北帆集团公司培训处钢铁学院讲师黑龙江富苏尔基邮政 井搞码以电话以 吸卜》 毕连奏北钾集团套司工程师黑龙江富拉尔基峥欢苗码 介众址素心 电话伽拓台的 弋渗碳时合金元米对渗碳层探度的影响李庆斌北兴特翎公司助理工程师〔篮龙江富拉尔姜娜政编码 图台金元素以电话以币加 一一 ©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 《一重技术卜 渗碳齿轮的接触疲劳扩展,就发生脆断,造成表面压碎型接触疲劳破坏 渗碳齿轮的设汁是基于所选定的疲劳极限,这种疲剪切应力和材料的剪切强度是裂纹萌生和扩展的决定 ,, 劳极限仅适用于“最佳”的硬化层深度合理地确定渗碳因素当剪切应力和材料的剪切强度比值大于时裂 层深度,可以大大地提高齿轮轮齿的抗失效能力提高齿纹在硬化层与咬部交界处产生并发展最终造成压碎型剥 , 轮的承载能力,延长齿轮使用寿命。渗碳齿轮的接触疲劳落当其比值小于时就出现麻点剥落和压碎剥落的 。 破坏形式主要可分成麻点剥落和压碎剥落。混合形式或只有麻点剥落的接触疲劳破坏 ,, 麻点剥落图为麻点剥落示意图。由图可见,在接由此可见渗碳齿轮的接触疲劳裂纹在接触应力小 ,、, 触应力和摩擦力的作用下,表层发生塑性变形厚度约为摩擦力大齿的表面质童较差时常常起源于齿的表面 , 一。当农面叭时,则产生微裂纹,润滑油被压人产生麻点剥落齿面形态和质量及润滑条件是非常重要 微裂纹,并被封闭造成非常高的压力,促使微裂纹扩展到的此时的次表面应力场对裂纹扩展也是至关重要的反 ,,, 一定程度,裂纹的一边受弯曲过大而折断,即产生了麻