表面淬火后的性能优化措施及效果

2023-06-24 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-10为45钢经不同淬火处理状态的工件的平均磨损情况，从图中可以看出，在300转的摩擦条件下，感应加热表面淬火后以及表面淬火＋低温回火后的工件磨损失重都比普通淬火件低，耐磨性高。表面淬火还可显著地降低疲劳试验时的缺口敏感性。

1.表面硬度

快速加热，激冷淬火后的工件表面硬度比普通加热淬火高。例如，激光表面淬火的45钢硬度比普通淬火的硬度高4HRC；高频加热喷射淬火的工件表面硬度比普通淬火高2～6HRC，如图4-9所示。这与加热速度快、奥氏体晶粒细小、亚结构细化，并且存在高的残余压应力有关。

2.耐磨性

快速加热表面淬火后工件的耐磨性比普通淬火高，这也与其奥氏体晶粒细化、得到马氏体组织极为细小、碳化物弥散度较高，以及表面压应力状态等因素有关。这些都将提高工件抗咬合磨损及抗疲劳磨损的能力。图4-10为45钢经不同淬火处理状态的工件的平均磨损情况，从图中可以看出，在300转的摩擦条件下，感应加热表面淬火后以及表面淬火＋低温回火后的工件磨损失重都比普通淬火件低，耐磨性高。

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图4-9　高频淬火与普通淬火后硬度比较

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图4-10　45钢淬火工件的平均磨损

1—炉中加热淬火；2—感应加热淬火
A—淬火，没有回火；B—淬火＋200℃回火；C—淬火＋400℃回火

3.疲劳强度

表面淬火可以显著地提高零件的抗疲劳性能。例如，40Cr钢，调质加表面淬火(淬硬层深度0.9mm)的疲劳极限为324MPa，而调质处理的仅为235MPa。表面淬火还可显著地降低疲劳试验时的缺口敏感性。表面淬火提高疲劳强度的原因，除了由于表层本身的强度增大外，还与表层形成很大的残余压应力有关。残余压应力越大，抗疲劳性越高。淬硬层过深会降低表面的残余压应力，只有选择最佳的淬硬层深度才能获得最佳的疲劳性能，如图4-11所示。

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图4-11　wC=0.74%的钢淬硬层深度对疲劳断裂次数的影响

[试样10mm，曲线上数字为在试棒表面作用的交变应力大小(MPa)]

若硬化区分布不合理，如过渡层在工作长度内露出表面，此处就往往成为疲劳断裂的起源，其结果将使疲劳寿命比不经表面淬火的工件还要低。

表面淬火后的性能优化措施及效果

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