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38CrMoAlA鋼表面氮化多沖疲勞性能介紹
發(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2012-08-03
? ? 許多構(gòu)件在工作中承受著重復(fù)的沖擊載荷作用，如飛機起落架釬桿、自動武器的閉鎖、退殼機構(gòu)中的承力件以及鍛錘桿、鍛模、鍛錘基礎(chǔ)等。國內(nèi)外對小能量多次沖擊已進行了大量的研究，結(jié)果表明，低合金耐磨鑄鐵的沖擊疲勞裂紋在共晶碳化物內(nèi)部及碳化物與基體的界面上萌生，并先沿碳化物與基體的結(jié)合面處擴展。含殘余奧氏體的鋼材中裂紋在馬氏體板條與奧氏體中萌生，位錯滑移處的萌生與擴展比交滑移交叉處更容易。涂層表面經(jīng)沖擊后有表面裂紋、表面塑性變形、點腐蝕和涂層剝落等失效形式。近幾年的研究傾向于采用沖擊試驗來評估涂層和基體的剪切應(yīng)力，把導(dǎo)致脫層時的剪切應(yīng)力定義為臨界剪切應(yīng)力。
滲碳、滲氮是改善材料表面性能的有效方法，氮化處理是強化材料常用的方法之一，38CrMoAlA鋼又是最常用的氮化鋼，在實際工程應(yīng)用中其工作環(huán)境比較惡劣。然而有關(guān)氮化對沖擊疲勞性能的影響等方面的研究少見報道，因此，研究表面氮化對提高零部件的多沖性能和延壽有重大的意義。
實驗材料為38CrMoAlA鋼，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：0.38C，0.42Mn，0.31Si，1.52Cr，0.28Ni，0.22Mo，0.97Al，0.001S，＜0.01P，0.07Cu，0.05W，0.02V，＜0.03Ti。最終熱處理工藝為940℃油淬＋610℃回火5h(油冷)，試樣回火后進行535℃×35h的氣體氮化，氨的分解率控制在30%～50%，氮化深度為0.40～0.55mm。
在低能量狀態(tài)下氮化對裂紋萌生影響不明顯，在沖擊能量為1.225J時，氮化后裂紋萌生壽命提高1.66%；在高能量狀態(tài)下氮化能夠顯著提高裂紋的萌生壽命，在沖擊能量為2.042J時，氮化后裂紋萌生壽命提高23.18%。在相同的沖擊能量和ΔK下，氮化試樣的裂紋擴展速率低于未氮化試樣的裂紋擴展速率，隨沖擊能量的提高，裂紋擴展速率不斷提高。