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38CrMoAlA钢表面氮化多冲疲劳性能介绍
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2012-08-03
许多构件在工作中承受着重复的冲击载荷作用，如飞机起落架钎杆、自动武器的闭锁、退壳机构中的承力件以及锻锤杆、锻模、锻锤基础等。国内外对小能量多次冲击已进行了大量的研究，结果表明，低合金耐磨铸铁的冲击疲劳裂纹在共晶碳化物内部及碳化物与基体的界面上萌生，并先沿碳化物与基体的结合面处扩展。含残余奥氏体的钢材中裂纹在马氏体板条与奥氏体中萌生，位错滑移处的萌生与扩展比交滑移交叉处更容易。涂层表面经冲击后有表面裂纹、表面塑性变形、点腐蚀和涂层剥落等失效形式。近几年的研究倾向于采用冲击试验来评估涂层和基体的剪切应力，把导致脱层时的剪切应力定义为临界剪切应力。
渗碳、渗氮是改善材料表面性能的有效方法，氮化处理是强化材料常用的方法之一，38CrMoAlA钢又是最常用的氮化钢，在实际工程应用中其工作环境比较恶劣。然而有关氮化对冲击疲劳性能的影响等方面的研究少见报道，因此，研究表面氮化对提高零部件的多冲性能和延寿有重大的意义。
实验材料为38CrMoAlA钢，其化学成分(质量分数，%)为：0.38C，0.42Mn，0.31Si，1.52Cr，0.28Ni，0.22Mo，0.97Al，0.001S，＜0.01P，0.07Cu，0.05W，0.02V，＜0.03Ti。最终热处理工艺为940℃油淬＋610℃回火5h(油冷)，试样回火后进行535℃×35h的气体氮化，氨的分解率控制在30%～50%，氮化深度为0.40～0.55mm。
在低能量状态下氮化对裂纹萌生影响不明显，在冲击能量为1.225J时，氮化后裂纹萌生寿命提高1.66%；在高能量状态下氮化能够显著提高裂纹的萌生寿命，在冲击能量为2.042J时，氮化后裂纹萌生寿命提高23.18%。在相同的冲击能量和ΔK下，氮化试样的裂纹扩展速率低于未氮化试样的裂纹扩展速率，随冲击能量的提高，裂纹扩展速率不断提高。