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40Cr傳動(dòng)軸淬火異常組織分析

發(fā)布時(shí)間：2016-09-08 瀏覽：5986次

40Cr是傳動(dòng)軸常用材料，但是在生產(chǎn)實(shí)踐中淬火時(shí)出現(xiàn)了針束狀異常組織，嚴(yán)重影響了零件的性能。本文通過(guò)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡觀察分析異常組織，根據(jù)其特征判斷為無(wú)碳貝氏體，形成的溫度區(qū)間為500℃～520℃，并對(duì)貝氏體的形核長(zhǎng)大機(jī)制展開了討論。無(wú)碳貝氏體異常組織產(chǎn)生的原因是40Cr鋼在高溫區(qū)的冷卻速度不足，冷卻速度不均勻。通過(guò)對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行攪拌等提高冷速的方式能夠消除異常組織。

近年來(lái)我國(guó)汽車的產(chǎn)銷量突飛猛進(jìn)，對(duì)汽車零部件特別是動(dòng)力傳輸?shù)闹饕考噦鲃?dòng)軸的需求也日益增長(zhǎng)。軸是機(jī)器中***基本的零件之一，也是關(guān)鍵零件，它直接影響機(jī)器的精度和壽命。依據(jù)承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸和心軸三種。其中傳動(dòng)軸是只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩或承受彎矩較小的軸，如汽車的傳動(dòng)軸等。對(duì)于傳動(dòng)軸類零件一般要求具有較好的綜合力學(xué)性能，較高的硬度和耐磨性以及較高的疲勞強(qiáng)度等性能要求。中碳合金鋼40Cr鋼是普遍使用的傳動(dòng)軸的原材料之一，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，具有較好的綜合機(jī)械性能。然而在生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軸徑大于100mm 的傳動(dòng)軸在淬火后經(jīng)常出現(xiàn)異常組織，如圖1中箭頭所示。異常組織常出現(xiàn)在傳動(dòng)軸的次表面及心部，表現(xiàn)為沿晶界大致平行的單針鐵素體或多針束狀鐵素體。異常組織的出現(xiàn)，使得傳動(dòng)軸的性能大幅下降，壽命大幅降低。本文將從形態(tài)特征和亞結(jié)構(gòu)等方面對(duì)40Gr傳動(dòng)軸淬火異常組織進(jìn)行分析，從而確定其組織及產(chǎn)生的主要原因，從而通過(guò)修改熱處理工藝來(lái)避免異常組織的出現(xiàn)。

經(jīng)過(guò)OM、SEM、AFM 對(duì)40Cr傳動(dòng)軸中異常組織的分析，得到以下結(jié)論：

1.大尺寸40Cr傳動(dòng)軸淬火后的異常組織為無(wú)碳化物貝氏體。異常組織出現(xiàn)的溫度范圍是500℃～520℃，形成原因主要是在高溫區(qū)冷卻速度不足，冷卻速度不均勻。

2.無(wú)碳化物貝氏體中的鐵素體是由一些邊緣形狀不規(guī)則的泡狀亞單元組成的，亞單元由更細(xì)的超細(xì)亞單元構(gòu)成。

3.無(wú)碳化物貝氏體中鐵素體針束的周圍為馬氏體組織，可能是由富碳的奧氏體在形成貝氏體后，繼續(xù)冷卻過(guò)程中，發(fā)生了馬氏體相變，而轉(zhuǎn)變成為馬氏體組織，且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)碳化物析出。

4.消除異常組織的方法包括對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行攪拌、更改冷卻介質(zhì)的成分或濃度、更換冷卻介質(zhì)、改進(jìn)零件的裝卡方法等。

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