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热处理工艺对紧固件疲劳强度的影响

2020.7.28

 紧固件是机器中不可缺少的。一般重要用途的紧固件(如:螺栓等)多用中碳合金钢淬火后高温回火(ab大约为100 kg f/mm2)制成,这种紧固件强度较低,往往不能满足机器大功率的要求。目前国内外广泛采用低碳马氏体钢(Qb大约为120kg f/mm2)代替中碳合金钢生产重要用途的紧固件。

    一般钢材抗拉强度较高时,疲劳缺口敏感性也较大,尤其紧固件应力集中较高,因此必须了解紧固件的抗拉强度和疲劳强度的关系。

试验结果说明:增加紧固件的硬度,能显著提高紧固件的静荷承载能力,但疲劳强度没有得到改善。

一些重要的紧固件如发动机、汽车、拖拉机上的连杆螺栓、缸盖螺栓等,国内外较多采用中碳合金钢40Cr, 35CrMo, 40CrNiMo等钢制造。由于采用过高地要求韧性而牺牲强度的淬火后高温回火工艺,零件硬度比较低,紧固件在装拆和服役过程中造成滑扣以及早期断裂等现象而失效。另外,这类中碳合金钢冶金合格率也较低,工艺性能差,冷徽开裂严重,废品率较高。这就不利于提高生产率和降低原材料消耗。

试验材料及试验方法:

     试验材料为35, 40Cr, 20Cr及15Mn VB四个钢种。将直径为25毫米的热轧棒料加工成直径为土10.5毫米的拉力试棒和经冷拔、冷徽及滚丝成型的M12普通公制螺栓。并按表1所示进行不同工艺热处理,然后将拉力试棒外径磨至10毫米,zui后进行拉力和疲劳试验。

    螺栓受力一般是拉伸载荷,工作复杂的螺栓又承受反复动载作用的应力,所以采用大拉一小拉方式进行疲劳试验。试验时zui小应力(amin )为20公斤力/毫米2,试验频率(n)为14500次/分。


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