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齿条试验件表淬回火有效硬化层深度解析

发布时间:2021-07-08  点击量:
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试验件表淬回火后,对其齿面、齿根表淬硬度,有效硬化层深度及显微组织进行测定与观察。
(1)表淬硬度测定
表淬回火后对齿条齿部工作高度中间部位的齿面硬度及齿条齿部底面部位的表面硬度进行测量。测试结果如表2所示,可见齿面及齿根表淬硬度满足技术标准要求。
表2 齿面及齿根表淬硬度测试结果
取样位置
测试位置
距一端面一倍模数处
齿宽中间处
距另一端面一倍模数处
 
(2)有效硬化层深度测定
对表淬回火后齿条试验件进行解剖切片分析,齿条试验件及表淬后齿条切片实物如图2所示,沿齿形呈一定宽度分布颜色较亮区域为表淬区,肉眼可见此宽度对1号齿、2号齿基本一致,因此用金相法及硬度法测定2号齿齿宽中间处齿面淬硬层深度和齿根淬硬层深度。
通过金相法测量由表淬区表面至50%马氏体区的深度为该齿条的硬化层深度,该切片齿面处有效硬化层深度DS为6.9~7.7mm,齿根处有效硬化层深度DS为4.7~5.2mm。
我们也通过硬度法测量了图1b所示左侧齿面从表面至极限硬度值处有效硬化层深度。检验面经抛光后,沿垂直于表面一定区域范围,采用负荷为9.8N(1kgf)维式硬度测试法测量检测区硬度。测量硬度时最靠近表面的压痕中心距表面≥0.15mm,从表面到逐次压痕中心的距离逐次增加0.5mm,在接近极限硬度区范围时,压痕中心间距离为0.1mm。
根据相关标准得齿条感应淬火后的极限硬度值由式
(1)计算:
HV=0.8HVMS  (1)式中  HV——极限硬度;
HVMS——设计要求的最低表面硬度。
该齿条齿面表淬硬度要求为(610±20)HV,计算得齿面表淬后极限硬度为472HV。根据上述要求对齿面试块硬度进行测量,并绘制表淬硬度-表淬深度曲线,如图3所示。
由表淬硬度梯度曲线可求得齿面有效硬化层DS=7.150mm,
通过式
(2)对有效硬化层深度进行校核,计算得DS=7.145,结果基本一致,并与金相法测得结果相近。
式中 H1——d1处测得硬度值;
 H2——d2处测得硬度值;
(3)试制件组织观察
通过光学显微镜对齿面试块进行显微组织观察。
图4为齿条表面中频感应淬火由表及里组织。上部区域为表面中频加热淬火后发生变化的组织形貌,黑色区域为淬硬层组织,下部灰白色区域为未发生变化的原始组织,称为调质态基体组织,中部黑白相间为表淬过渡层组织。
图5、图6分别为齿条心部及淬硬层显微组织。由图5可见,齿条心部组织主要为回火索氏体,有少量贝氏体及铁素体。根据热处理手册及相关资料可得,42CrMo属中淬透性合金调质钢,这类钢淬火临界直径为40~60mm,其中油淬临界直径为40mm,而我们的齿条试验件尺寸较大,有效厚度达到210mm,调质淬火时齿条心部无法淬透,致使有少量铁素体存在。图6为表淬层组织,按相关检验标准测定为5级马氏体组织,马氏体针状较细且短,属正常表淬组织。说明表面奥氏体化瞬时加热温度合适,即感应加热功率参数选择合理。


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