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20CrMnNb\20CrMnTiNb齿轮钢（化学成分）高温渗碳后的疲劳性能
试验用2种齿轮钢采用150kg真空感应冶炼，其化学成分如表1所示。2种试验钢具有较高的洁净度，氧氮含量都较低。将试验用钢锭加热至1200℃保温改锻成直径20mm棒料，经670℃退火5h后加工成旋转弯曲疲劳试样毛坯。将试样毛坯垂直挂在渗碳架上，移至高温真空渗碳炉，经80min后升温至1000℃开始渗碳，炉中碳势为1.1%。之后将2种钢疲劳试样精加工成最终尺寸，金相及显微硬度试样截取疲劳试样的中间部分。
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钢号
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Cr
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Ti
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Nb
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O
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N
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A1
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0.22
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0.32
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1.10
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0.006
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0.006
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1.23
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-
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0.077
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0.001
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0.0022
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A2
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0.20
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0.34
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1.06
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0.006
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0.006
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1.22
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0.038
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0.048
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0.001
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0.0018
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渗碳后金相试样经磨抛后用饱和苦味酸活性试剂腐蚀，待渗碳层晶界被腐蚀出去后，在光学显微镜下观察原奥氏体晶粒，通过Sisc ias8图像分析软件用截点法测定晶粒平均尺寸，之后用3%的硝酸酒精溶液腐蚀金相组织。采用FM300型数字显微硬度计(载荷200g)测得旋转弯曲疲劳试样的硬度沿渗碳层深度方向的分布。采用PHILIPS APD-10X射线衍射仪测量疲劳试样渗碳层中的残余奥氏体。渗碳后的疲劳试样在旋转弯曲疲劳试验机上试验，利用升降法测得两种钢的疲劳极限;并利用日立S-4300型冷场发射扫描电镜(加速电压为15kV)观察疲劳试样断口形貌，统计分析疲劳源。
结果表明：Nb-Ti复合微合金化的20CrMnTiNb钢中析出相尺寸小、数量多，其渗碳层原奥氏体晶粒平均尺寸明显低于Nb微合金化的20CrMnNb钢，因而20CrMnTiNb钢的疲劳极限高于20CrMnNb钢。疲劳断口观察发现，20CrMnNb和20CrMnTiNb钢主要以近表面基体方式起裂，渗碳层中疲劳裂纹沿晶界扩展，因而晶粒尺寸较细的20CrMnTiNb钢的疲劳性能较高。
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