42CrMo齿轮钢接触疲劳性能的影响

采用真空脉冲等离子氮化技术对42CrMo齿轮钢表面改性的方法已经大量应用于生产实践中,但由于工艺参数的控制不合理经常导致氮化层分布不均匀甚至表层部分缺失,引发齿轮等关键零部件寿命低,可靠性差等问题.为此本文探索了等离子氮化的最佳工艺参数和表面预处理后氮化的优化工艺,而后结合显微组织,表面完整性研究了不同处理状态42CrMo钢的接触疲劳性能.利用氮化层的截面显微组织,硬度梯度分布,表层残余压应力评价了合理的等离子氮化和复合处理工艺参数.采用OM,SEM,TEM,XRD对氮化层的显微组织,形貌,含氮量,相成分等进行了分析.用XRD应力测定仪,表面粗糙度仪,显微硬度仪表征了渗氮层表面完整性,并采用SEM对不同状态的接触疲劳断口进行了破坏分析,从而建立了氮化层组织结构,表面完整性和接触疲劳性能三者之间的关系,为齿轮抗疲劳制造提供了实验和理论依据.主要结论有: (1)42CrMo钢的真空脉冲等离子氮化最佳工艺参数为在气压200Pa,温度530℃左右,氮化时间8h.此时的氮化层中白亮层厚度为20μm,渗层总厚度387μm,具有平缓过渡的硬度梯度分布和最大的表面残余压应力-802 MPa.等离子氮化层表层是由ε相和γ'相组成的FexN氮化物,主要呈大块颗粒不均匀的分布在组织中;次表层是氮在α-Fe中的固溶体,大部分氮原子固溶在α-Fe的体心立方晶格中,部分位置