齒輪材料噴丸電子束復合工藝組織與性能.pdf

1、齒輪作為現(xiàn)代機器的基本零部件，應用廣泛。我國制造業(yè)發(fā)展迅速，但是產量大、質量低劣引起的產品過剩是當前齒輪行業(yè)比較突出的問題。隨著表面工程技術不斷創(chuàng)新，利用新型表面改性技術配合傳統(tǒng)的表面強化手段，成為了提高材料表面綜合力學性能的發(fā)展趨勢。
　　本文源自國家自然科學基金資助項目“基于電子束的齒輪表面改性技術及性能研究”（項目編號：51275548）的一部分，研究強流脈沖電子束（HCPEB）與噴丸相結合處理常用齒輪材料，為強流脈沖電子束

2、與噴丸表面強化技術相復合提高齒輪表面綜合力學性能提供實驗依據(jù)。
　　本文以齒輪鋼40Cr（調質）和20CrMo（滲碳淬火低溫回火）為研究對象，首先采用不同的強流脈沖電子束工藝參數(shù)對其進行處理，通過表面形貌、粗糙度和表面硬度的觀察與分析，研究結果表明：40Cr和20CrMo表面經電子束輻照后會產生熔坑，并隨著電子束加速電壓、脈沖次數(shù)的上升，熔坑數(shù)量減小，尺寸變大，粗糙度降低；40Cr在經過參數(shù)為30KV25次電子束處理后表面硬度達到

3、529.1HV0.03最佳，相對于基體上升了72.58％；20CrMo在經過參數(shù)為24KV35次電子束處理后表面硬度達到838HV0.03最優(yōu)，對比與基體上升了19.44％。
　　在以上的研究基礎上，開展了強流脈沖電子束技術與噴丸強化的復合處理，通過對不同工藝復合處理后的40Cr和20CrMo組織觀察、物相分析、截面硬度梯度分析和殘余應力檢測，與單一處理方式對比，研究結果表明：電子束處理能夠改善噴丸后表面的不平整性，表層會產生“自

4、淬火”和重熔強化；電子束后再噴丸產生的重熔強化最明顯，經過30KV25次電子束處理后再噴丸，40Cr和20CrMo表面的熔凝層最厚，分別為5.52μm、9.49μm；電子束處理40Cr和20CrMo后表面均為殘余拉應力，40Cr經24KV25次電子束處理，拉應力最高可達到572MPa。再經噴丸強化可以使材料的表面形成理想的壓應力層；電子束處理40Cr和20CrMo后，其截面硬度值隨著層深先減小后增大，最終趨于穩(wěn)定，分別在40μm和70μ

5、m處出現(xiàn)“谷點”，其硬度值低于基體硬度，噴丸可以使硬度層超過100μm以上，先電子束再噴丸復合表面處理，可以使內部應力均勻，避免“谷點”出現(xiàn)。
　　最后對經電子束、噴丸、電子束與噴丸復合處理的40Cr和20CrMo進行摩擦磨損、耐腐蝕性能研究。研究結果表明：電子束再噴丸強化的40Cr和20CrMo的平均摩擦系數(shù)分別為0.34、0.19，磨損體積量分別為12.39×10-3、5.55×10-3mm3，劃痕寬度分別為609、578μm