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渗碳钢的冲击性能_渗碳钢层的裂纹问题

碳素结构用钢的含碳量与渗碳钢的重要重要含碳量的标准,渗碳钢的冲击性能同样受心部性能(心部的硬度和冲击值)、渗碳层厚度和钢材化学成分的影响。试验的检测表如下1-1
样品说明 冲击试验
选取样品数量 冲击值范围(J-cm2) 冲击值平均值/(J-cm2)
渗碳层无裂纹 10 58-66 62
渗碳层有裂纹 6 52-62 58
在研究渗碳样品的冲击韧度时,要区别脆性破坏和韧性破坏两种破坏形式,因为影响两种破坏形式的因素是不同的。
脆性破坏形式:当样品尺寸较小和渗碳层较深时,冲击试验时样品是脆性破坏—脆性破坏的持征是渗碳层形成裂纹直到破坏就术需要外加的能最了,因此使样品脆性破坏需要的总能量等于形成裂纹时样品的弹性弯曲变形和渗碳层形成裂纹所需要的能量,在渗碳层形成裂纹之后再使整个样品断裂所消耗的能量乃是渗碳层形成裂纹之前样品弹性弯曲所积累的势能的一部分,势能的其余部分使样晶断裂后的两半样品猛力飞开:弹性弯曲和渗碳层形成裂纹决定于渗碳层的强度。而在弹簧钢的弹性因素也是很重要的,因此化学成分相同但心部冲击值不同的钢材,在脆性破坏时,它们渗碳样品的冲击功相同:这也是反应出4种钢材渗碳后冲击试验的结果:试验用钢材的成分及心部的力学性能还是存在很大的差异性。
14CrNi3、24CrNi3和37CrN13虽然心部冲击值有很大差别,渗碳后进行冲击试验时,由于是脆性破坏,它们的冲击性几乎一样,没有显著区别。而40Cr由于渗碳层的强度比镍一铬钢的低,所以渗碳样品的冲击功也比镍一铬钢的低,为了进-步赴E明脆性破坏时心部冲击值对渗碳样品的冲击功没有影响,又进行了下列补允试验。渗碳样品和未渗碳的缺样品(梅氏缺口)都在室温和- 180℃进行冲击试验。
当温度降低到- 180℃,心部的冲击值显著降低而对渗碳样品的冲击值没有影响,说明它的破坏是脆性破坏,因为渗碳层的脆性破坏强度的数值小随湿度的降低而改变。
韧性破坏形式:当样船尺寸较人和渗碳层较簿,冲击试验时样品是韧性破坏。韧性破坏所消耗的总能量等使样品弹性弯曲变形和渗碳层形成裂纹所需要的能量再加上使心部变形和破坏的附加能量,附加能量的数值决定于心部的冲击值。
为了研究韧性破坏时心部冲击值对渗碳样晶冲击功的影响。用3种镍铬钢进行了试验。为了使渗碳样,拈是韧性破坏,将样品尺寸加大到22m×22mm×l(X)mm,并把渗碳层厚度降低到0.9~l.lmm。渗碳钢的裂纹与不裂纹的种类表1-1-1冲击试验时渗碳层形成裂纹所需的最小功渗碳层有裂纹与无裂纹的样品冲击值基本相同,说明渗碳层的性能对渗碳样品的冲击性能没有影响。
综上所述可以确定:冲击试验时,渗碳样品的脆性破坏和切性破坏完个不一样,脆性破坏时,渗碳样品的冲击功和心部冲击值允关,而只决定于渗碳层的强度;存韧性破坏时,情况完全相反,渗碳样品的冲击功只决定于心部韧性而渗碳层的强度无关。
人们对于韧性破坏时在渗碳层形成裂纹所消耗的功很感兴趣,因为对渗碳零件作渗碳层形成裂纹时该零件也就失效了。因此,在评定渗碳零件在冲击载倚下的性能时,应当看在渗碳层形成裂纹时所消耗的能量。
韧性破坏时,降低心部硬度提高心部冲击值将会使渗碳样品的冲击功提高,但是随着心部硬度的降低其屈服强度也降低了。这样就降低了在渗碳层形成裂纹所消耗的功,为了样品尺寸为22mmX22mmX100mm,在渗碳淬火后的样晶上加上不同的冲击载荷直到渗碳层形成裂纹,即认为该载荷为渗碳层形成裂纹所消耗的功,试验结果为1-1-1。
消耗的功 心部硬度HB 试验结果 摆锤消耗的功 心部的硬度 试验的结果
103 375 在渗碳层未形成裂纹 143 477 在渗碳层形未成裂纹
103 375 在渗碳层未形成裂纹 171 477 在渗碳层形未成裂纹
103 375 在渗碳层未形成裂纹 172 477 在渗碳层形未成裂纹
117 375 在渗碳层未形成裂纹 171 477 在渗碳层形未成裂纹
117 375 在渗碳层未形成裂纹 172 477 在渗碳层形未成裂纹
117 375 在渗碳层未形成裂纹 171 477 在渗碳层形未成裂纹
117 375 在渗碳层形成裂纹 171 477 在渗碳层形成裂纹
117 375 在渗碳层形成裂纹 171 477 在渗碳层形成裂纹
122 375 在渗碳层形成裂纹 182 477 在渗碳层形成裂纹
14CrNi3钢心部硬度为375HB,在渗碳层形成裂纹所消耗的功为117J,30CrNi3钢心部硬度477HB,在渗碳层形成裂纹所消耗的功为117J,由此可见,心部硬度降低虽然提高了整个渗碳样品断裂所消耗的功,却降低了渗碳层形成了裂纹所消耗的功。
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