60Si2CrVAT弹簧钢疲劳性能研究

论文摘要

本文采用60Si2CrVAT弹簧钢为试验材料,用光学显微镜、扫描电镜等仪器,X射线分析以及显微硬度测定、脱碳层测定、疲劳试验等方法,研究了弹簧钢在热处理工艺、表面状态、碳化物等因素影响下的疲劳性能。研究结果表明奥氏体化温度相同的普通淬火与等温淬火处理相比,等温淬火时得到的力学性能指标较低,比不上普通淬火。因此疲劳试验只是进行了普通淬火处理,并且得出了在860℃淬火情况下,510℃回火比580℃回火时的疲劳寿命高。本文试验研究了60Si2CrVAT弹簧钢表面脱碳、刷防氧化脱碳涂料及喷丸不同表面状态对疲劳性能的影响。860℃分别加热保温40min、80min、160min、320min、640min油冷后观察表面形貌,保温时间40min时的脱碳层深度为0.06mm,疲劳循环周次可达到100万次未发生疲劳断裂;保温时间160min时的脱碳层深度为0.18mm,疲劳寿命渐趋于集中,但是疲劳寿命降低。这表明加热温度相同时,随着保温时间的延长,脱碳深度的加深,疲劳寿命降低但趋于集中。这说明了当脱碳层达到一定深度,成为了影响疲劳寿命的主要因素时疲劳寿命比较稳定,但寿命较低。从860℃淬火,580℃回火刷涂料和不刷涂料的疲劳性能对比可以看出,刷涂料对疲劳寿命影响较小。在相同的热处理条件下,喷丸可以提高弹簧钢的疲劳寿命,二次喷丸后,弹簧钢的疲劳寿命降低,说明了喷丸不能过度,否则在表面会引起微裂纹而对疲劳寿命有影响。由860℃淬火试样疲劳试验得出的碳化物对弹簧钢疲劳寿命的影响规律是未溶碳化物较多时,会降低弹簧钢疲劳寿命。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 弹簧钢的国内外研究现状及前景
• 1.2.1 弹簧钢中各元素的作用
• 1.2.2 国内弹簧钢发展现状
• 1.2.3 国外弹簧钢的发展现状
• 1.2.4 弹簧钢的发展前景
• 1.3 弹簧钢的热处理方法
• 1.3.1 常规热处理
• 1.3.2 等温淬火
• 1.3.3 中频感应加热淬火
• 1.3.4 亚温淬火
• 1.3.5 循环细晶热处理
• 1.4 本课题的研究内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 试样制备
• 2.2.2 热处理试验方法
• 2.2.3 机械性能测定方法
• 2.2.4 脱碳层测定方法
• 2.2.5 疲劳试验方法
• 本章小结
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 60Si2CrVAT 弹簧钢原始组织形貌
• 3.2 普通热处理淬火、回火温度对60Si2CrVAT 组织与性能的影响
• 3.2.1 淬火温度对弹簧钢组织形貌的影响
• 3.2.2 回火温度对弹簧钢组织形貌的影响
• 3.2.3 普通热处理对60Si2CrVAT 弹簧钢力学性能的影响
• 3.3 快速加热对弹簧钢组织和性能的影响
• 3.3.1 快速加热温度对弹簧钢组织形貌的影响
• 3.3.2 快速加热对弹簧钢性能的影响
• 3.4 等温淬火对弹簧钢组织和性能的影响
• 3.4.1 奥氏体化温度对弹簧钢组织形貌的影响
• 3.4.2 回火温度对弹簧钢组织的影响
• 3.4.3 等温淬火工艺参数对弹簧钢性能的影响
• 3.5 表面状态对弹簧钢组织与性能的影响
• 3.5.1 加热温度、保温时间对脱碳层深度的影响
• 3.5.2 表面脱碳的理论依据
• 3.5.3 脱碳层深度对疲劳性能的影响
• 3.5.4 刷防脱碳涂料对试样疲劳寿命的影响
• 3.5.5 喷丸对试样疲劳寿命的影响
• 3.6 碳化物对疲劳寿命的影响
• 3.6.1 碳化物对弹簧钢疲劳寿命的影响
• 3.6.2 60Si2CrVAT 弹簧钢断口形貌分析
• 本章小结
• 第四章 弹簧氧化脱碳及疲劳失效机理
• 4.1 弹簧钢氧化脱碳的原理
• 4.1.1 钢的氧化
• 4.1.2 钢件表面的脱碳
• 4.1.3 氧化与脱碳的区别及相互作用
• 4.2 弹簧疲劳失效
• 4.2.1 疲劳失效的特点
• 4.2.2 疲劳裂纹的萌生
• 4.2.3 疲劳裂纹的扩展
• 4.3 弹簧的脆性断裂失效
• 4.3.1 脆性断裂定义
• 4.3.2 脆性断裂失效的原因
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢