CrMo钢滚珠丝杠副的疲劳试验与失效分析

对自主研制的Φ80 mm规格中国大陆造CrMo钢滚珠丝杠副进行了疲劳试验与失效分析。为综合评价其质量,选择了中国大陆GD8020×1100型、日本NSK8020×1100型、中国台湾FDI8020×1100型3种同规格滚珠丝杠副进行了疲劳试验对比,并通过成分检测、形貌观察、组织分析和表面感应加热淬硬层的硬度曲线测量等对疲劳试验的失效样品进行了分析。结果表明,中国大陆CrMo钢滚珠丝杠副在同等疲劳试验条件下的运行时间最长,其失效是因GCr15钢球破损所致。日本、中国台湾滚珠丝杠副的运行时间依次降低,其失效的主要原因分别是因螺母滚道出现明显压痕和螺母滚道发生严重剥落所致。因此,中国大陆产Φ80 mm规格CrMo钢滚珠丝杠副的综合质量达到或超过了日本和中国台湾的同类产品技术水平。     

精密滚珠丝杠副GCr15钢螺母的失效分析

通过宏观形貌观察、扫描电镜、能谱分析和显微组织分析等手段对精密滚珠丝杠副疲劳寿命试验后的GCr15钢A、B螺母进行了失效分析。结果表明,GCr15钢A、B螺母的主要失效形式是接触疲劳破坏,但B螺母比A螺母的失效程度严重,这与B螺母中Cr、C成分不均匀导致的碳化物聚集和因铸造凝固缩孔形成的疏松与非金属夹杂有关。     

渗碳方法对滚珠丝杠轴组织与性能的影响

对含0.18%C、1.21%Mn和1.06%Cr(质量分数)的16MnCr5钢滚珠丝杠轴分别于930℃进行了以氮-甲醇作介质的气体渗碳和以乙炔作介质的真空渗碳。渗碳后分别油淬和气淬,并180℃回火。检测了渗碳层和基体的微观组织、硬度以及至表面以下550 HV1处的深度。结果表明:采用两种方法渗碳随后淬火和低温回火的滚珠丝杠轴渗层组织均为细小的高碳马氏体和少量残留奥氏体,表面硬度高于700 HV1;气体渗碳层有12～20μm深的内氧化层,真空渗碳层基本没有内氧化;与经气体渗碳的滚珠丝杠轴相比,真空渗碳的丝杠轴基体含有少量铁素体,导致其硬度较低,外圆面、滚道和凸缘等部位的硬化层更均匀。     

提高渗碳钢多冲接触疲劳抗力的研究

研究了渗碳钢20CrMo表面滚压强化工艺,结果表明,钢渗碳、淬火、低温回火后进行滚压,具有高的多冲接触疲劳抗力,在一定深度范围内,多冲接触疲劳抗力随滚压层深的增加而提高.     

矿钻轴承摩擦副EX30钢与55SiMoV钢渗碳淬火后的耐磨性能

矿用牙轮钻头牙爪和轴承滚柱组成的滚动摩擦副的低耐磨性是轴承系统早期失效的主要原因。分别对牙爪大滚道用钢EX30和滚柱用钢55SiMoV设计不同的渗碳表面碳含量及淬火表面硬度,通过摩擦副的正交磨损试验和显微组织观察分析剥落磨屑的形貌,确定影响摩擦副耐磨性的主次因素和最佳耐磨性的渗碳淬火质量指标匹配。结果表明,影响摩擦副耐磨性的主次因素依次为EX30钢表面碳含量,55SiMoV钢淬火硬度,EX30钢淬火硬度;最佳耐磨性的匹配为EX30钢表面碳含量为1.0%~1.1%且表面硬度为58~59 HRC,55SiMoV钢表面碳含量为0.80%~0.90%且表面硬度为59~60 HRC;磨损形式为表面接触疲劳浅层剥落。     

推土机支承的高碳势渗碳工艺

介绍了一种高碳势渗碳工艺在20CrMo钢推土机支承零件中的应用,研究了高碳势渗碳与低碳势渗碳的时间关系、强渗阶段与扩散阶段时间的分配方案,提出了一种20CrMo钢的合适的高碳势渗碳工艺,有利于缩短工艺周期和提高生产效率。     

Nb对20CrMo齿轮钢渗碳层深度和硬度的影响

通过对比分析含Nb和不含Nb的20CrMo钢在不同渗碳温度(950、1000、1050和1100 ℃)和时间(2、4和8 h)下的渗碳层深度和显微硬度,分析Nb微合金元素对渗碳过程中碳扩散速度和最终渗碳质量的影响。结果表明:在渗碳温度≤1000 ℃时,相同渗碳时间条件下,添加0.032%Nb的20CrMoNb钢渗碳件的渗碳层深度与20CrMo钢基本接近,有效渗碳层的最大硬度差值在10~50 HV0.2,Nb的添加对渗碳层深度和硬度影响较小;当渗碳温度＞1000 ℃时,添加Nb会降低有效渗碳层深度和硬度。     

滚珠丝杠副滚道磨损的有限元模拟分析

滚珠丝杠副磨损是导致机床精度降低或丧失的主要原因。针对滚珠丝杠副滚道磨损问题,基于弹性接触理论分析得出丝杠滚道接触应力大于螺母滚道,二者接触应力差异导致磨损的差异。建立三维模型结合ANSYS软件对滚珠丝杠副磨损过程进行模拟分析,结果表明丝杠滚道磨损大于螺母滚道。基于表面织构化机制,提出对丝杠滚道表面进行织构化,通过ANSYS软件对改造后的滚珠丝杠副磨损进行分析,得到了丝杠滚道表面织构化后磨损量由5.89 μm下降到5.15 μm,织构化后磨损量下降了0.74 μm,同比下降了12.6%,表面织构化对丝杠滚道起到了一定的减磨效果     

双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩损失模型及试验研究

在不同的运行条件下,滚珠丝杠副的摩擦磨损会引起摩擦力矩损失从而引起精度变化。为了探究滚珠丝杠副的摩擦力矩损失情况,通过赫兹弹性理论,推导出丝杠滚道磨损、螺母滚道磨损与丝杠转速、轴向载荷的关系,建立了双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩损失模型,并且通过滚珠丝杠副精度保持性试验台和摩擦力矩试验台测试出国内某厂家双螺母预紧丝杠在一定试验条件下的摩擦力矩变化情况,与理论模型相比较,从而验证了此模型的准确性。     

CD4010高速滚珠丝杠副的失效分析

在BTJS-01型高速滚珠丝杠副综合测量仪上进行了CD4010高速滚珠丝杠副的疲劳试验,但运行仅14.2 h GCr15滚珠丝杠副即失效.通过对产品进行成分检测、金相观察、淬硬层硬度梯度分布测量和扫描电镜形貌分析等综合分析,结果表明:滚珠丝杠副早期失效的主要原因是螺母中回珠管的管舌断裂,而丝杠原材料的铬含量偏低、丝杠工作面的硬度偏低和淬硬层较浅也是造成早期失效的重要原因.     

Influence of retained austenite on short fatigue crack growth and wear resistance of case carburized steel

The influence of the amount of retained austenite on short fatigue crack growth and wear resistance in carburized SAE 8620 steel was studied in this article. Different amounts of retained austenite in the microstructure of the carburized case were obtained through different heat treatment routes applied after the carburizing process. The wear tests were carried out using pin on disk equipment. After every 200 turns the weight loss was registered. Four point bend fatigue tests were carried out at room temperature, using three different levels of stress and R=0.1. Crack length versus number of cycles and crack growth rate versus mean crack length curves were analyzed. In both tests the results showed that the test pieces with higher levels of retained austenite in the carburized case exhibited longer fatigue life and better wear resistance.     

FATIGUE BEHAVIOR OF CARBURIZED STEEL BEFORE CRACK INITIATION

The fatigue behavior of quenched plus tempered carburized steel before crack initiation hasbeen observed in tension-tension fatigue tests.It was found that fatigue softening and fatiguehardening coexist in this steel.A transition region near the ease depth of the steel divides thecross section of a round speeimen into two parts:the softened part outwards and the hardenedpart inwards.The degree of fatigue softening in the case and fatigue hardening in the core isincreased with the maximum applied cyclic stress and the number of cycles.     

渗碳齿轮钢18CrNiMo7-6的疲劳性能及其影响因素

以18CrNiMo7-6齿轮钢为研究用基础钢,在传统真空脱气冶炼方式基础上,采用Nb微合金化和电渣重熔冶炼相结合获得一种对比试验钢,通过旋转弯曲疲劳试验表征了两种试验钢的疲劳性能,并利用显微组织、硬度分布、疲劳断口表征以及夹杂物分析等手段,探究了两种试验齿轮钢疲劳性能的影响因素。结果表明,采用电渣重熔方法冶炼并Nb微合金化的试验钢的疲劳极限较基础钢提高90 MPa,且相同载荷下寿命显著提高,渗碳层晶粒度由基础钢的7.5级细化至9级,而残留奥氏体含量的增加导致其表面硬度降低。通过Aspex夹杂物表征发现试验钢中夹杂物数量较基础钢大幅度降低,且硬质氧化物夹杂较少,与断口表征结果相一致。综合分析可知,晶粒细化和非金属夹杂物水平下降是提升试验钢疲劳性能的主要因素。     

20Cr钢高温短时渗碳动力学的研究

研究了低碳铜在铸铁液中进行高温短时渗碳的动力学，并分析了渗层组织和渗碳的机制。结果表明，高温短时渗碳的渗速极快，且渗层组织中同时存在渗碳体、珠光体和铁素体。此外，还给出了渗层生长的动力学方程式。     

装载机后桥减速器齿轮轴崩齿失效分析

对装载机后桥减速器齿轮轴伞齿段崩齿进行了断口分析及金相显微分析.结果表明,齿表面渗碳层深度不足,并有脱碳现象,渗碳层组织粗大,使用中存在偏载现象等问题,是造成齿轮轴伞齿段发生崩齿失效的主要原因.     

螺栓底座裂纹分析

本文分析了飞机前襟翼作动筒连接螺栓底座表面裂纹的形成原因。对底座表面裂纹形貌以及渗层组织进行了观察,并且对螺栓的化学成分以及硬度进行了测定。结果表明,螺栓底座的表面裂纹为渗碳层裂纹,该裂纹性质为疲劳裂纹,裂纹起始于微动腐蚀形成的表面点蚀坑。采用显微硬度法检查渗碳层深度为1．2mm,超过了渗碳层深度的设计要求（0．6—1mm）。分析认为,螺栓底座表面裂纹的形成与渗碳层深度超标有关,而微动磨损产生的点蚀坑促进了渗碳层疲劳裂纹的萌生。     

20CrMnTi钢渗碳后变形温度对流变特性的影响

将齿轮常用钢 2 0CrMnTi,取为圆环试样 ,经渗碳处理为含碳浓度不同的均匀试样 ,在Gleeble— 15 0 0热模拟机上压缩变形 ,研究变形温度对 2 0CrMnTi钢渗碳后流变特性r的影响。考虑Fe C Cr Mn四元合金相变特点 ,得出2 0CrMnTi渗碳后渗层及心部流变的基本规律     

航空齿轮钢C69高温渗碳后的组织性能

通过OM、SEM、TEM以及显微硬度计等设备研究了1050 ℃下不同渗碳工艺对航空齿轮钢C69组织及性能的影响。结果表明,经渗碳、深冷和回火处理后,渗碳层表层的显微硬度最高可达约950 HV0.3,组织为针状马氏体,马氏体上观察到M₃C、M₂C碳化物,晶界处有M₇C₃碳化物分布,次表层组织为针状马氏体和板条马氏体,心部显微硬度约为630 HV0.3,组织主要为板条马氏体。循环渗碳的渗碳效率更高,随循环次数增加,试验钢的表面碳含量和渗碳层深度不断提高,且晶界处M₇C₃尺寸和数量逐渐增加。4次循环渗碳的表面碳含量为1.14%,渗碳层深度约为3.0 mm。