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本文对17CrNiMo6钢试样分别进行渗碳、喷丸和渗碳+喷丸强化处理后,研究了试样表面强化层的组织结构和相关性能。17CrNiMo6钢作为一种重载齿轮用钢,工作中要求齿轮具有外硬内韧的特性,生产中通常采用渗碳处理。本文利用Jmatpro和Thermo-calc软件进行材料热力学以及性能计算,分析17CrNiMo6钢渗碳处理后强化层的组织结构和性能,并与实验结果进行对比分析,为渗碳工艺的优化提供参考。文中17CrNiMo6钢渗碳处理后全渗碳层的厚度约为3.8mm。从试样表面至基体,碳浓度随层深的增加而逐渐减少:表层0~2.2mm区域碳浓度梯度变化较快,2.2~3.8mm区域较缓,逐步过渡到母材成分。渗碳层的最大硬度为743.1HV,出现在试样的次表层,距表面78μm处。硬度随层深的增加而逐渐减小,有效硬化层厚度约为3~3.2mm。17CrNiMo6钢渗碳淬火处理后表层组织为马氏体、残余奥氏体及碳化物,其中残余奥氏体和渗碳体的含量随层深的增加而减少。渗碳层的残余应力为压应力,表面残余压应力为-21MPa,最大残余压应力为-217MPa,出现在距表面204um处。对17CrNiMo6钢渗碳和未渗碳试样分别进行喷丸强化处理,喷丸强度为0.2mmA—0.6mmA和0.3mmA—0.6mmA,并分析了喷丸强化试样表层的组织和性能。结果表明,未渗碳试样喷丸强化处理后,试样表面可观察到明显的弹坑痕迹。喷丸强度越大表面粗糙度越高,喷丸强度为0.6mmA时Ra为4.35μm比0.3mmA增加了41.2%;表面硬度随喷丸强度的增加而增加,0.6mmA强度下的表面硬度为624.22HV比心部材料提高了55.2%。渗碳试样喷丸强化处理后,试样表层残余奥氏体消失,喷丸强度越大表层晶粒细化越明显。喷丸强化处理可以进一步提高渗碳试样的表面硬度,且随喷丸强度的增加而变大。喷丸强度0.6mmA时试样的表面硬度为977.90HV,比心部材料和0.3mmA分别提高了110.3%和12.0%。但试样表面粗糙度为Ra/1.51μm,比0.3mmA增加了91.1%。本文分析了17CrNiMo6钢渗碳试样喷丸强化后表层残余应力,试样表层残余应力均为压应力。最大残余压应力出现的位置距表面约50~80μm处。随着喷丸强度的增加残余压应力层的深度变大。当喷丸强度为0.6mmA时,喷丸试样的残余压应力层深度约为302μm。喷丸强度为0.5mmA时,渗碳试样表面残余应力和最大残余应力均最大,分别为-870MPa和-1221MPa。因此,喷丸强度0.5mmA对17CrNiMo6钢渗碳试样的喷丸强化效果最佳。