不同镀铬工艺及镀铜预处理对30CrMnSiA高强钢疲劳性能的影响
2021-06-05胡忠卿王帅星1b柳鑫杨由凯杜楠
表面技术 2021年5期
关键词:裂纹
胡忠卿,王帅星,1b,柳鑫,杨由凯,杜楠
(1.南昌航空大学 a.材料科学与工程学院 b.江西省航空材料表面技术工程研究中心,南昌 330063;2.中国航发南京轻型航空动力有限公司,南京 210000)
电镀铬是钢铁零件常见的表面强化技术,在电镀工业中占有极其重要的地位。通常,齿轮、传动轴、活塞杆等零件会采用镀铬来提高表面耐磨性[1-2]。然而,电镀硬铬后表面往往会形成贯穿镀层的微裂纹,且零件表面一般呈拉应力,在交变载荷作用下表面裂纹扩展很快,且镀铬会导致单源区疲劳断口变成多源区断口,造成基体疲劳强度大幅降低[3-4]。
研究表明,钢的疲劳强度会随镀铬层厚度的增加而降低[3-6]。40~50 μm 厚的镀铬层会导致30CrMnSiA钢的中值疲劳寿命下降44%~55%,60~80 μm 厚的铬镀层会使300M 钢的疲劳极限下降约50%~60%[5-7]。因此,通过适当的预处理或后处理消除镀铬对基体疲劳强度的不利影响,对零件的安全、长效服役尤为重要。
目前,喷丸预处理是提高高强钢疲劳强度、消除镀铬层不利影响的主要手段[8-10]。有研究表明,镀铬前采用3 个大气压喷丸的试样的疲劳寿命,比不喷丸的镀铬试样的疲劳寿命提高38~60 倍[8-9]。但喷丸有时会导致表面粗糙度增大,对疲劳强度带来损失。此外,镀后抛光处理、合金化也是常用的改善手段之一[11-12],但也有研究认为其对基体材料的疲劳性能影响不大。也就是说,现有的镀前喷丸处理或镀后抛光处理虽可在一定程度改善镀铬造成的不利影响,但此工序复杂、效果也不甚理想。因此,针对镀铬层,研究新的、简便的疲劳性能改善手段十分必要。……
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