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影响齿轮钢材疲劳强度的主要因素

影响齿轮材料疲劳强度的主要因素

影响齿轮疲劳强度的主要因素

 有效层深和心部硬度

对于渗碳齿轮层深可分为:①从表层到0.35%C含量处的深度叫深层深度。②从表面硬度到500-550HV51HRC)处的深度。从强度观点,硬度法更合理。所以,目前硬度法最普遍。深度的选择是要保证渗层和心部有足够强度,能防止深层剥落。对于主要失效是疲劳断裂的齿轮取有效渗层的下限,对于主要失效是接触疲劳损坏的取上限。根据国外大量试验数据表明,对于齿轮心部硬度最佳控制在36-42HRC。因为心部硬度过高,弯曲疲劳强度将显著下降。

 渗层和心部组织

渗碳淬火后齿轮表层的理想组织是细晶粒马氏体+残余奥氏体。不允许有贝氏体、珠光体。因为贝氏体、珠光体对疲劳强度抗冲击能力、抗接触疲劳能力均不利。心部金相组织应是马氏体和贝氏体的混合组织。从强度的观点,不允许有铁素体。表层的残余奥氏体控制在5-15%,而且弥散分布。

三、 渗碳钢的淬透性能

对渗碳钢的淬透性能应区分表层淬透性能和心部淬透性能,要研究渗碳后试验从表层到心部各不同含碳量的淬透性能。表层淬透性能代表高碳部分的淬透性能,而心部淬透性能代表中碳和低碳部分淬透性能。但必须要明确,根据心部的淬透性并不能预见表层淬透性。

四、 表面内氧化及非马氏体组织

表面内氧化是在渗碳气氛中氧和零件表面奥氏体晶界上的铬、锰等元素形成氧化物,使附近铬、锰含量降低。因此,使淬透性能差而形成非马氏体组织。有效解决这个问题的途径:①调整工艺。 ②在钢材上降Mn、降Cr、增加Mo的含量。

五、 抗过载能力

渗碳钢的抗过载能力主要决定于心部组织和其有关的韧性指标,尤其是重载齿轮。因心部硬度不够而早期失效的案例已不少了,到目前为止,并没有引起足够的重视。我们在进行齿轮失效分析时,对齿轮的疲劳断口首先搞清楚裂纹的发生是因为过载还是夹杂,要分析负荷应力是否超过疲劳极限,以及材料的抗断能力,才能找到解决问题的方向。


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