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20CrMnNb\20CrMnTiNb齒輪鋼（化學成分）高溫滲碳后的疲勞性能
試驗用2種齒輪鋼采用150kg真空感應冶煉，其化學成分如表1所示。2種試驗鋼具有較高的潔凈度，氧氮含量都較低。將試驗用鋼錠加熱至1200℃保溫改鍛成直徑20mm棒料，經670℃退火5h后加工成旋轉彎曲疲勞試樣毛坯。將試樣毛坯垂直掛在滲碳架上，移至高溫真空滲碳爐，經80min后升溫至1000℃開始滲碳，爐中碳勢為1.1%。之后將2種鋼疲勞試樣精加工成最終尺寸，金相及顯微硬度試樣截取疲勞試樣的中間部分。
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鋼號
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ti
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Nb
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O
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N
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A1
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0.22
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0.32
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1.10
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0.006
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0.006
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1.23
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-
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0.077
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0.001
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0.0022
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A2
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0.20
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0.34
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1.06
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0.006
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0.006
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1.22
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0.038
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0.048
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0.001
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0.0018
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滲碳后金相試樣經磨拋后用飽和苦味酸活性試劑腐蝕，待滲碳層晶界被腐蝕出去后，在光學顯微鏡下觀察原奧氏體晶粒，通過Sisc ias8圖像分析軟件用截點法測定晶粒平均尺寸，之后用3%的硝酸酒精溶液腐蝕金相組織。采用FM300型數字顯微硬度計(載荷200g)測得旋轉彎曲疲勞試樣的硬度沿滲碳層深度方向的分布。采用PHILIPS APD-10X射線衍射儀測量疲勞試樣滲碳層中的殘余奧氏體。滲碳后的疲勞試樣在旋轉彎曲疲勞試驗機上試驗，利用升降法測得兩種鋼的疲勞極限;并利用日立S-4300型冷場發射掃描電鏡(加速電壓為15kV)觀察疲勞試樣斷口形貌，統計分析疲勞源。
結果表明：Nb-Ti復合微合金化的20CrMnTiNb鋼中析出相尺寸小、數量多，其滲碳層原奧氏體晶粒平均尺寸明顯低于Nb微合金化的20CrMnNb鋼，因而20CrMnTiNb鋼的疲勞極限高于20CrMnNb鋼。疲勞斷口觀察發現，20CrMnNb和20CrMnTiNb鋼主要以近表面基體方式起裂，滲碳層中疲勞裂紋沿晶界擴展，因而晶粒尺寸較細的20CrMnTiNb鋼的疲勞性能較高。
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