解析渗碳钢的疲劳性能以及影响钢的因素
很多渗碳齿轮是在交变载荷作用下由于疲劳而损坏的，有的在轮齿根部由于弯曲疲劳而损坏，有的齿轮在轮齿作表面由于接触疲劳而损坏。因此研究各种因素对渗碳钢疲劳性能的影响很有必要。
众所周知，渗碳淬火处理可以显著地提高疲劳强度，但是对提高疲劳强度的原斟却有不同的解释，有人认为渗碳后渗碳层本身的疲劳强度提高了，因而提高整个样晶的疲劳强度：也有人认为渗碳后在渗碳层形成残余压应力抵消了一部分由外加载荷逐渐产生的拉应力，因而提高了渗碳样品的疲劳强度。为了验证渗碳后疲劳强度提高的原凶进行了下列试验。用18Cr2Ni4Mo钢作成厚度为2.3mm的三组板形试样，一终不经渗碳处理，一组渗碳到0. 4mm，一组渗碳到完全渗透，组样品进行疲劳试验（所有样品都经淬火和低温回火处理），末渗碳样品的疲劳强度为505MPa;渗碳层厚为0.4mm为588MPa;完全渗碳的样品为430MPa。上述结果可以间接证明渗碳后疲劳强度提高的原因是存渗碳层形成了有益的残余压力。
虽然渗碳样品或零件的疲劳强度可以提高，但是有很多因素如心部的性能、渗碳层的厚度、渗碳层的金相组织、内应力的分布情况、钢材的化学成分和钢的纯净度对渗碳样品的疲劳性能有很大影响。下面将分别讨论这些因素的影响。
1．心部硬度（强度）对渗碳样品疲劳性能的影响
心部硬度对渗碳样品疲劳性能的影响有着互相矛盾的两个方面，一方面心部硬度提高以提高渗碳样品的疲劳强度；但是，另一方面耐心部硬度提高会降低残余应力的数值，因而对疲劳强度又有不利的影响。表示出心部硬度和渗碳层厚度对Cr( 1.4%)- Ni(3.50%)钢疲劳性能的影响D含碳量的变动范围为0.O9%～0.42%。当心部硬度在40HRC以下时，心部硬度提高，渗碳样品的疲劳极限提高；心部硬度为40HRC时，渗碳样品的疲劳极限最高；当心部硬度在40HRC以上时，而提高心部硬度，渗碳样品的疲劳极限会降低。
表示出心部含碳量与渗碳样品表面残余内应力的关系。提高心部含碳量因而提高心部硬度会使表面残余量应力降低，含碳最每增加O.01%，表而残余压应力降低12MPa，表示出Cr- M11-Ti钢心部含碳量、心部硬度、表面残余内应力和疲劳极限的关系。用心部强度个同的街轮进行疲劳试验的结果。从该图看出：一组齿轮在心部强度为1080～1240MPa(相当于35—39HRC)时其疲劳极限最高；而另一组齿轮在心部强度为400M Pa(相当于431rRC)时其疲劳极限最高最终有人建议内轮的心部硬度值为30～45HRC，这和同内很多汽车规定的齿轮轮齿心部硬度一致。
2．渗碳层深度对疲劳性能的影响
关于渗碳层深度对疲劳性能的影响很多互十日矛盾的试验数据。有的试验数据表明。渗碳样品的疲劳强度随着渗碳层深度的增加而提高。但是必须指出，当渗碳层深度增时由渗碳时间延长将使隔层含碳量增加，淬火后在渗碳层组织中有较多的碳化物和残余~氏体存在性能使疲惫，强度降低。用18Cr2Ni4Mo钢进行疲劳试验的结果表明：伪渗碳淬火后的疲劳强度为570MPu；渗碳层深度为0.4mm时疲劳强度为775MPa;渗碳层深度为1.65mm时疲劳强度为650MPa：这是由于渗碳层深度增加时使渗碳层组织恶化的结果。
用18CrMnMo钢进行疲劳试验的结果表明：当渗碳层深度在一定范同以下时。如在0.7mn以下时，增加渗碳层深度将使疲劳强度提高，超过0.7mm，继续增加渗碳层深度时将使疲劳强度降低，渗碳层深度增加自利于形成内氧化、过量的残余奥氏体和游离碳化物，所有这些都会对残余内应力产生有害的影响。钢2-2-18≮出渗碳层深度对渗碳样品钢（16MnCr5，Mn18mm，850℃油淬。180℃叫火）发层残余内应力的影响。渗碳层深增至1.65mm时，最表层已形成残余拉心力，显然会对疲劳性能有小的影响。
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