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兩段式氣體滲氮對35CrMo鋼疲勞和腐蝕性能的影響

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0

35CrMo鋼是一種中碳中合金結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的綜合力學(xué)性能,其價(jià)格又比Cr-Ni鋼等低廉,故在機(jī)械制造、汽車和石化等行業(yè)廣泛用于制造傳動(dòng)軸、曲軸和緊固件等零部件。提升35CrMo鋼的疲勞性能和腐蝕性能將對其工程應(yīng)用產(chǎn)生極大的促進(jìn)作用。滲氮是一種常見的提升材料疲勞強(qiáng)度及抗腐蝕能力的表面處理工藝,但是傳統(tǒng)的滲氮工藝大都具有滲速較慢、滲層淺等缺點(diǎn)。滲氮時(shí)間的延長不僅增加能耗,降低生產(chǎn)效率,也使?jié)B氮層組織變差。因此,研究了優(yōu)良的快速滲層滲氮工藝為提升35CrMo鋼的疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能,甚至為整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)更廣泛地運(yùn)用滲氮處理來提高零件質(zhì)量,展示出光明的前景。

試驗(yàn)選用正火態(tài)35CrMo鋼,其化學(xué)成分如表1所示。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)出兩種兩段式氣體滲氮新工藝,具體工藝參數(shù)如表2所示。兩種工藝的唯一區(qū)別為:在第一段滲氮處理后,分水冷和空冷兩種方式。由表2可以看出,本次設(shè)計(jì)的滲氮工藝總時(shí)間只有4h,與常規(guī)的幾十小時(shí)滲氮工藝相比,本次滲氮工藝極大地縮減滲氮的時(shí)間,達(dá)到了快速滲氮的目的。最后對處理后35CrMo鋼的組織及性能進(jìn)行分析測試。
表1  35CrMo的化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Cu
Mo
Fe
0.35
0.20
0.5
0.030
0.025
1.10
0.25
0.23
0.25
余量
 
表2  滲氮處理工藝參數(shù)
分組
第一段滲氮處理(擴(kuò)散處理)
第二段滲氮處理(氮化處理)
溫度℃
氨氣流量(m3·h-1
添加劑
時(shí)間h
冷卻方式
溫度℃
氨氣流量(m3·h-1
添加劑
時(shí)間h
冷卻方式
水冷組
570
1.2~1.3
2
水冷
450
1.2~1.3
前60min
不通入,后60min通入
2
空冷
空冷組
空冷
 
組織硬度分析表明,兩種冷卻方式的氮化處理均能使35CrMo鋼表面獲得約400μm的硬質(zhì)氮化層。旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞測試表明:35CrMo鋼經(jīng)本次滲氮工藝處理后,其旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞周次比原材提升了將近30倍;鹽霧腐蝕試驗(yàn)表明:35CrMo鋼經(jīng)本次滲氮工藝處理后,其抗腐蝕時(shí)間比原材提升了百倍;兩種滲氮處理工藝均使得35CrMo鋼的疲勞性能和腐蝕性能得到大幅度提高。同時(shí),水冷組滲氮工藝對優(yōu)化35CrMo鋼的腐蝕和疲勞性能比空冷組更為明顯。