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38CrMoAlA鋼表面氮化多沖疲勞性能介紹
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司
更新時間：2012-08-03
? ? 許多構件在工作中承受著重復的沖擊載荷作用，如飛機起落架釬桿、自動武器的閉鎖、退殼機構中的承力件以及鍛錘桿、鍛模、鍛錘基礎等。國內外對小能量多次沖擊已進行了大量的研究，結果表明，低合金耐磨鑄鐵的沖擊疲勞裂紋在共晶碳化物內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力，把導致脫層時的剪切應力定義為臨界剪切應力。
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，在實際工程應用中其工作環境比較惡劣。然而有關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，其化學成分(質量分數，%)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。