齒輪鋼高溫滲碳后的疲勞性能的研究

齒輪等零件的滲碳工藝通常在930℃左右進行，是齒輪生產過程中能耗高、效率低、污染大的工藝。提高滲碳溫度能夠顯著降低滲碳時間，提高生產效率，因此高溫滲碳工藝日益受到重視并得到應用。不過，常用齒輪鋼經950℃以上溫度滲碳，原奧氏體晶粒會發生粗化，嚴重影響材料性能。因此，高溫滲碳齒輪鋼中需要添加微合金元素Nb、Ti、B等，它們的碳氮化物在高溫滲碳時具有較高的穩定性，能夠有效釘扎晶界遷移，阻止奧氏體晶粒長大，從而避免晶粒粗化。研究表明，930℃滲碳后齒輪鋼的疲勞極限與滲碳層原奧氏體晶粒尺寸密切相關。為此，在20CrMn齒輪鋼基礎上添加質量分數0.77%的Nb和0.048%的Nb+0.038%的Ti，研究2種微合金化齒輪鋼經1000℃高溫滲碳后的旋轉彎曲疲勞性能。 
　　試驗用2種齒輪鋼采用150kg真空感應冶煉，其化學成分如表1所示。2種試驗鋼具有較高的潔凈度，氧氮含量都較低。將試驗用鋼錠加熱至1200℃保溫改鍛成直徑20mm棒料，經670℃退火5h后加工成旋轉彎曲疲勞試樣毛坯。將試樣毛坯垂直掛在滲碳架上，移至高溫真空滲碳爐，經80min后升溫至1000℃開始滲碳，爐中碳勢為1.1%。之后將2種鋼疲勞試樣精加工成最終尺寸，金相及顯微硬度試樣截取疲勞試樣的中間部分。