黑色组织对NSK进口轴承齿轮力学性能的影响

经检验分析表明,黑色组织出现使显微硬度明显下降,因而使齿轮耐磨性和疲劳强度下降;同时,齿轮表层黑色带状或网状组织存在,使工件疲劳强度(接触疲劳强度和弯曲疲劳强度)显著下降。测试表明,其接触疲劳强度从正常值的2560MPa下降至1440MPa(黑色组织严重时)。可以看出,黑色组织对NSK进口轴承齿轮力学性能的影响是严重的,因而必须重视并采取预防措施。
分析18CrMnTi等钢齿轮产生黑色组织的原因,发现主要是由以下因素造成的:
(1)冷却速度不足是碳氮共渗齿轮表层产生黑色组织的重要原因。
(2)碳氮共渗介质及碳氮含量对黑色组织产生有重要影响,齿轮表层氮含 量越高,越易形成黑色组织缺陷。
(3)碳氮共渗温度过低,煤油裂解不完全,炉气恢复慢将使钢中合金元素易 氧化;当共渗温度低与钢的临界点A。。接近时,如出炉缓慢易产生黑色组织;温度 过低使NSK进口轴承工件表面氮、碳集聚,易于形成密集分布的大量碳氮化合物黑色组织。
(4)合金元素si、Mn、cr氧化倾向大,其中Mn的影响最大,促使黑色组 织形成;Mn沿晶界析出使奥氏体稳定性下降,使黑色组织形成更容易。
综上分析,提出防止18CrMffn等钢齿轮产生黑色组织缺陷的工艺改进措施。 分析认为,在滴控碳氮共渗工艺处理中,通过炉气碳势与氮势控制,可以控制齿 轮渗层的碳、氮含量;同时,选择淬透性高的钢材(含Cr、Ni、:Mo、w等兀 素),加大淬火冷速,在满足NSK进口轴承工件变形要求的条件下,采用稍低温度淬火油和较 大油流速等,可以减少和防止齿轮产生黑色组织缺陷。经生产试验,提出 18CrMnTi钢和25MnTiBR钢齿轮防止碳氮共渗出现黑色组织的共渗工艺。
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