S390粉末冶金高速剛滾絲輪及其深冷處理.pdf

1、滾絲輪是外螺紋冷滾壓加工的重要刀具，在螺紋緊固件的制造中被廣泛使用。隨著航空、航天、化工等制造行業(yè)的發(fā)展，對(duì)螺紋緊固件的綜合力學(xué)性能提出了更高要求，鈦合金、高溫合金等難加工材料越來越多的被應(yīng)用到螺紋緊固件的制造中，這些材料的顯著特點(diǎn)是比強(qiáng)度高、加工硬化傾向大，在滾壓中將使?jié)L絲輪將承受極大的擠壓力和彎矩，傳統(tǒng)滾絲輪材料在面對(duì)如此惡劣的工況時(shí)易發(fā)生提前失效。S390粉末冶金高速鋼作為一種具有更高硬度和強(qiáng)度的高碳高合金鋼，由熱等靜壓方法制備，

2、有效改善了碳化物偏聚和組織均勻性，是制備高性能滾絲輪的良好材料。
　　本文對(duì)滾絲輪的滾壓過程進(jìn)行了二維簡(jiǎn)化建模，利用MARC模擬軟件對(duì)其服役過程中的齒面的受力特點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值模擬分析，并結(jié)合失效分析結(jié)果，找到了齒面裂紋萌生的位置。對(duì)比了兩種服役后失效滾絲輪的斷裂特征。結(jié)果表明:滾絲輪刀具在冷滾壓加工的過程中因齒底產(chǎn)生應(yīng)力集中效應(yīng)，導(dǎo)致齒根處發(fā)生開裂并沿齒底表面形成貫穿裂紋，裂紋向芯部逐步擴(kuò)展，呈現(xiàn)出疲勞擴(kuò)展的特點(diǎn)，當(dāng)裂紋擴(kuò)展至一定程

3、度后失穩(wěn)擴(kuò)展造成端面局部剝落。在對(duì)滾齒面形貌的觀察中發(fā)現(xiàn)，齒面存在機(jī)加工后留下的痕跡、劃傷留下的溝壑、碳化物剝落坑等，這些缺陷可能成為裂紋萌生的源頭。
　　系統(tǒng)研究了S390粉末冶金高速鋼組織性能，并選擇三種典型的高性能滾絲輪作為對(duì)比材料，從材料的成份、組織、硬度、沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度等方面進(jìn)行對(duì)比分析，詳細(xì)分析了S390粉末高速鋼作為滾絲輪材料的優(yōu)勢(shì)。研究表明，S390材料的組織中晶粒尺寸細(xì)小、碳化物形態(tài)分布好、力學(xué)性能優(yōu)異，具有

4、較高的硬度、沖擊韌性、抗彎強(qiáng)度和耐磨性，是制作滾絲輪刀具的優(yōu)良材料。
　　在高速鋼的熱處理工藝中加入深冷處理技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化材料的微觀組織，同時(shí)改善材料的綜合力學(xué)性能。本文研究了深冷處理與熱處理的順序（回火前深冷、回火后深冷）及深冷方式（循環(huán)深冷和單次深冷）對(duì)S390粉末高速鋼微觀組織及力學(xué)性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在淬火和回火之間加入深冷處理可以優(yōu)化一次碳化物形狀，析出細(xì)小碳化物，顯著提高材料的力學(xué)性能。采用循環(huán)深冷方式可以獲得