20CrMnMo钢不同渗碳淬硬层深度的组织与应力分布

以三种渗碳淬硬层深度不同的20CrMnMo齿轮钢试样为研究对象,对其显微组织和硬度梯度进行检测,采用电化学剥层技术,借助X-350A型X射线应力仪,测量各试样深层渗碳淬硬层的残余应力及其分布,将硬度梯度与残余应力的分布进行对照,认为20CrMnMo钢渗碳淬硬层硬度小于400 HV1,均为残余压应力,之后才转换为残余拉应力,这一结果为确保齿面具有可靠的抗接触疲劳性能,合理地确定重载大模数齿轮有效硬化层深度提供技术支撑。     

40Cr钢磨削淬硬层残余应力的试验研究

以平面磨削淬硬加工试验为基础,利用X射线应力测定仪对40Cr钢磨削淬硬层残余应力进行了研究.结果表明,磨削淬硬层表面均存在残余压应力,次表层出现最大残余压应力.随着磨削速度的提高、磨削深度的增加或工件进给速度的降低,磨削淬硬层表面残余压应力值相应减小,但最大残余压应力和应力作用深度相应增加.采用单程干式磨削淬硬可增加淬硬层的最大残余压应力及应力作用深度.     

疲劳断裂过程中渗碳层残余奥氏体的转变

研究了20CrNiMo钢微氮渗碳层中残余奥氏体的形态,及其在疲劳断裂过程中的转变和作用。结果表明:渗碳层残余奥氏体有薄膜状和块状两种形态,由于界面取向的影响,疲劳裂纹更易于穿过块状奥氏体,促使其发生应变诱发马氏体相变。在疲劳断裂过程中,裂纹面附近的残余奥氏体大部分转变成马氏体,这种转变是在断裂瞬间发生的,与疲劳力学条件无关。转变所引起的体积膨胀增强了裂纹闭合效应。相变诱发闭合是渗碳表层高碳区疲劳裂纹扩张行为的主要因素之一。     

界面粗糙度对氧化层残余应力分布的影响

根据热障涂层中陶瓷层和粘结层界面间的氧化层界面形貌和界面粗糙情况,建立了具有氧化层的热障涂层平面应变模型,模拟计算了氧化层界面残余应力分布,分析了粗糙度对氧化层残余应力分布的影响.计算结果表明,随粗糙度的增加,氧化层中的X和Y方向应力值均不断增加,沿着波形下降的趋势应力逐渐增大,波谷处应力最大,且X方向的应力值远大于y的方向应力值.     

渗碳淬火齿轮有效硬化层深度的理论计算

渗碳淬火齿轮的应用日益广泛。为提高齿轮的承载能力,必须使之获得足以抵抗接触疲劳破坏的有效硬化层。可通过分析齿轮失效机制和损伤过程,运用赫兹应力公式、藤田公式及Smith理论,在弹性范围内计算渗碳淬火齿轮的有效硬化层深度,同时提供了计算渗碳淬火齿轮有效硬化层深度的经验公式。     

支承辊淬硬层条带状疲劳裂纹的扩展动力研究

支承辊淬硬层内部条带状疲劳裂纹的形成以及由此引起的大面积剥落是支承辊危害最大的失效形式之一。本文通过对淬硬层应力状态的计算分析得出径向残余拉应力是条带状疲劳裂纹主要扩展动力的结论,并进行了疲劳裂纹扩展实验验证。在保证使用性能前提下降低支承辊淬硬层残余应力水平有利于遏制条带状疲劳裂纹发展。     

残余压应力对缺口疲劳性能的影响

本文研究了喷丸和滚压后缺口报部的残余压应力分布及其对疲劳极限和裂纹扩展速率的影响。残余应力在缺口部位有应力集中效应，其数值不仅取决于缺口的几何形状还和材料强度有关。表面形变后高强度材料的残余应力集中系数大又不易在交变载荷下松弛，因此提高缺口疲劳极限比光滑件更显著，在预测疲劳裂纹扩展时可将残余压应力作为附加闭合力迭加在裂纹自身的闭合力上用这种方法计算得的裂纹扩展速率和实验值很接近。     

大型冷轧辊机加工残余应力沿层深分布的测定

利用X射线应力分析法和电解剥层法测定了大型轧辊机加工后的残余应力沿层深分布,结果表明：选择较小的工艺参数时,磨削加工应力层为250－300um,车削加工应力层为800－900um,从而为测定冷轧辊在淬,回火后残余应力沿截面分布时,去除表面机加工应力层,减少X射线法的测量误差提供了科学依据。     

表面强化后梯度结构与残余应力对疲劳寿命的影响

表面强化技术使零件表层结构呈梯度分布并产生较高的残余压应力,可有效提高零件的使用寿命。近年来,表层梯度结构与残余应力对零件疲劳寿命的影响机理成为研究热点。综述了梯度结构与残余应力及其松弛对材料疲劳性能影响的新进展。材料经表面强化后,其表层晶粒明显细化,尺寸沿深度方向呈梯度分布,促使裂纹源转移至硬化层内部。残余应力与外力叠加,降低了零件的实际受力,从而影响零件的疲劳寿命,然而目前尚不能从机理层面对其进行揭示。对于残余应力松弛,目前的主要问题在于松弛模型的建立尚未完善。此外,在裂纹萌生阶段,梯度结构与残余应力均对零件疲劳强度有重要的影响,二者中哪个因素在疲劳过程中起到主导作用还未可知。     

喷丸强化改善点式移动感应淬火42CrMo钢残余应力数值模拟分析

目的建立喷丸强化模型,模拟点式移动感应淬火零件过渡区残余拉应力改善情况。方法采用X射线衍射法,测量感应淬火零件过渡区残余应力分布情况,获得的残余应力作为初始应力条件被赋予到喷丸强化模型中,并通过X射线残余应力测试验证模型预测残余应力的准确性。最终通过被验证的喷丸强化模型,探究喷丸处理对初始残余应力状态的改善情况,以及不同喷丸参数对残余应力分布的影响。结果经喷丸强化处理过的淬火零件过渡区表层区域残余拉应力全部转变为残余压应力,不同残余应力状态模型喷丸后残余应力分布差异极小,说明初始残余应力状态对喷丸后残余应力分布的影响微乎其微。增加喷丸速度、弹丸直径和喷丸覆盖率可使残余压应力值增大,残余压应力层深增加,但是二者的增加存在饱和现象,即达到一定程度后变化非常小。结论喷丸强化前,过渡区残余拉应力最大值为295 MPa,喷丸处理后,过渡区残余压应力最大可达-973 MPa,喷丸强化工艺对点式移动感应淬火零件过渡区残余应力改善效果明显。     

Thermoelastoplastic and Residual Stress Analysis during Induction Hardening of Steel

A theoretical model was developed to predict the thermoelastoplastic and residual stresses developed in a round steel bar during induction hardening. For numerical analysis, a quasi- static, uncoupled thermoelastoplastic solution based on the hyperbolic sine law of Tien and Richmond was formulated. The properties of the material were assumed to be temperature dependent. The phase transformation was considered in the numerical calculation, and the results were compared with the case where phase transformation is avoided. The cylinder was heated rapidly; once the temperature of the outer surface exceeded the transformation temperature, the cylinder was rapidly cooled. Accordingly, in the numerical calculation, only the area at the vicinity of the outer surface was assumed to transform to martensite. The results showed that the compressive residual stresses at the vicinity of the outer surface were considerably higher than the tensile stresses at the center.     

热处理和磨削工艺对渗碳淬火汽车齿轮残余应力的影响

研究了渗碳热处理过程中淬火冷却和回火状况以及磨削加工对渗碳淬火汽车齿轮表面残余应力的影响.研究表明,充分淬火冷却有利于提高表面残余压应力,正确的磨削工艺不改变残余应力的分布,但过多的磨削热会导致在次表层产生高的拉应力.     

1Cr12Ni3Mo2VN钢高频淬火过渡区的喷丸强化和残余应力

采用不同的喷丸工艺,分析了喷丸强度对1Cr12Ni3Mo2VN钢局部高频淬火试样的表面质量与残余应力沿层深变化的影响.研究表明,喷丸一方面在试样表层形成了有益的残余压应力场,另一方面增大了试样表面的粗糙度,喷丸应综合考虑两者的影响;对于试验所用的材料和热处理状态,喷丸强度为0.5A的喷丸工艺优于喷丸强度为0.4A和0.6A的喷丸工艺.     

原始带状组织对感应淬火硬化层深度检测的影响

汽车传动用花健轴类零件因其原材料中存在带状组织,导致感应淬火后有效硬化层与基体的界限不清晰,难以用硬度法精确测定其有效硬化层深度。实践证明,以硬化层与基体之间过渡区的硬度中值作为有效硬化层与基体的界限,能准确检测出轴类零件感应淬火后的有效硬化层深度。     

激光相变硬化纵向层深分布模拟与均匀性控制

根据激光相变硬化理论计算模型,编制了模拟激光束扫描作用下沿工件纵向硬化层分布的有限元计算程序。该程序可用来自动确定激光变速扫描中的变速段长度。结合分段变速扫描工艺及参数优化设计,可以实现纵向硬化层分布均匀性控制。其有效性从模拟和试验两方面得到了验证。     

大锻件淬火残余应力的测定及研究

应用X射线应力分析法和大截面试样的逐次剥层法测定18Cr2Ni34W钢φ100mm试样中淬火残余应力沿截面的分布。研究了大锻件淬火残余应力的形成、分布规律及测量方法。     

焊接结构残余应力的测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布．研究了它们的分布规律．由于切割应为释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

激光扫描参数对相变硬化层均匀性的影响

以三维瞬态温度场分布模型为基础，对激光相变硬化中不同激光功率和扫描速度组合对硬化层分布均匀性的影响进行了理论研究。研究结果表明，在一定光束模式下，采用高功率快速扫描可得到相对更为均匀的硬化层分布。据此提出了以综合考虑表面不熔、层深和硬化层分布均匀性三方面要求为原则的扫描参数选择方法，即以表面不熔和层深条件限定的两条P-v组合曲线之交点座标为最佳的扫描参数。