凯发国际首页 汽車齒輪滲碳鋼噴丸后的強化效應

摘要：對汽車齒輪進行強力噴丸，并對其強化效應和強化層的性能及顯微組織進行了試驗研究。結果表明，強力噴丸僅作用于試件的表面層，強化層中殘余 奧氏作量明顯減少，顯微硬度顯著提高，顯微組織的變化是性能變化的原因之一。本文由 吊鉤式拋丸機 廠家整理

關鍵詞：滲碳鋼－齒輪;噴丸;強化效應;

1前言
汽車齒輪多采用滲碳熱處理獲得表面硬化層。但滲碳處理時間長、溫度高、工藝過程復雜,在目前條件下難免會使工件表面層出現種種缺陷,從而影響工件的疲勞壽命和可靠性。為了改善和消除滲碳后表面層存在的種種缺陷,國外工業發達國家和國內一些企業均已采用滲碳后強力噴丸的復合強化工藝。以往人們對噴丸所引入的高殘余壓應力的表面加工硬化十分重視,而對噴丸引起的組織變化研究得并不充分。我們通過理論推導和實際測試相結合的方法,對強化層的組織性能進行了研究,并對所確定的噴丸引入的較大組織變化區采用透射電鏡進行觀察分析,試驗結果為這*復合強化工藝得到進一步推廣,提供了理論依據。
2試驗方法
2.1試驗用材及處理
試驗用材為20CrMnTi滲碳齒輪鋼。滲碳熱處理理工藝為:930℃滲碳、850℃淬油、190℃回火,強力噴丸在HC-34型噴丸機上進行,采用φ0.8mm、硬度48*55HRC的鋼丸,噴丸強度fa=0•56mm。
2.2試驗內容及條件
在MICRDMET-2型顯微硬度計上,測定了強化層硬度從表面到內部的徑向分布。載荷1000g,保荷13s,每一徑向深度上測3-5次,取其平均值。
在D/max3A型X射線衍射儀上,測定了殘余奧氏體量從表面到內部的徑向分部。采用
化學腐蝕法剝層,每一深度上測3-05次,取平均值。
在H*800型透射電子顯微鏡上,對強化層顯微組織結構進行觀察分析。采用10%高氯
酸無水乙醇溶液進行雙噴電解拋光制樣。
3試驗結果及分析
3.1噴丸對工件表面層的作用
噴丸過程就是高速運動的過程。對于工件表面每一點來說,因反復承受大量鋼丸的Hertz壓應力而發生交替應變,形成表面強化層。盡管鋼丸直徑很小,但其能量很大,表面每一點所承受的等效壓力P約為390N。由Hertz應力分布規律可知，引起工件交替應變而產生細化效應的是切應力τ45，而τ45沿工件表面層的分布是非線性的，其較大值τmax作用處z在次表層

Z=0．786b(1)

式中 (2)

b——鋼丸在工件表面的接觸半徑，mm
P——工件所承受的法向壓力，在此取等效壓力，等效壓力P=390N
R——鋼丸半徑，本試驗R=0．4mm
E——材料的彈性模量，E=214GPa
代入(2)式有：b-'0．1mm．
將b代入(1)式有：Z=0．08mm
由以上分析可知．本試驗條件下噴丸對工件的強化效應只是發生在工件表面層，且強化效應較大處在距表面0．08ram附近區域。
3．2噴丸對工件表面層的影響
對噴丸前后表面層的殘余奧氏體(Ar)和顯徽硬度(Hm)沿徑向(的分布進行了測試，由測試結果可知，噴丸后工件強化層內Ar顯著減少8％左右，且分布均勻平緩；顯微硬度明顯提高50-60Hm。試結果還表明，無論是Hm還是Ar．發生變化區域均為距表面0．5mm范圍以內，較大變化區域是在距表面0．08mm附近。這與上節的理論分析結果基本*致。噴丸后工件表面層內Hm的明顯提高是其表面層受到高的殘余壓應力、加工硬化和組織變化綜合作用的結果，其中殘余奧氏體量的顯著減少對硬度提高的貢獻占主導地位。表面層內殘余奧氏體量的顯著減少與其在噴丸過程中受到大的撞壓時殘余奧氏體轉變為馬氏體(M)有關。鋼丸撞壓工件表面層引起的形變可形成新的和更多的M晶核，并且撞壓直接供給Ar向M轉變，使殘余奧氏體量減少。
3．3噴丸表面層顯微組織的分析觀察
根據前述分析和試驗結果，我們在噴丸引起較大變化區域，即距表面0．08mm處對噴丸和未噴丸的試件取樣，進行透射電子顯徽鏡分析觀察。
試驗觀察發現，原未噴丸的大M片間距主要是Ar組織。噴丸后．這些大M片所包圍的區域有許多小的針狀典型形貌出現．
呈N狀或w狀、菊花狀和棗核狀。選區衍射分析表明．這些典型形貌所在區域為M和A共存區，所以可以推斷屬Ar誘發M組織。
4結論
a 強力噴丸的強化效應只發生在工件的表面層；本試驗條件下，強化層為0．5mm以內，較大作用區域在距表面0．08mm附近。
b 強力噴丸后，工件強化層內Hm得到提高，Ar明顯減少；本試驗條件下．顯微硬度提高5O～60Hm．Ar減少8％左右。
c 強化層較大作用區域的原Ar處有許多小的、呈N或w狀、菊花狀和棗核狀的典型形貌出現。本文由 吊鉤式拋丸機 廠家整理