45钢和40Cr钢压缩机曲轴表面感应淬火后的梯度组织与性能

作     者：聂德福 Nie Defu

作者机构：合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031 

出 版 物：《金属热处理》 (Heat Treatment of Metals)

年 卷 期：2023年第48卷第12期

页      面：222-229页

学科分类：08[工学] 080104[工学-工程力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(2012CB026003)。 

主　　题：往复压缩机曲轴 45钢 40Cr钢 感应淬火 组织与性能 

摘      要：针对实际工程用45钢和40Cr钢大型往复压缩机曲轴,选取表面感应淬火的曲柄销部位,采用光学显微镜和扫描电镜观察了梯度显微组织,并利用维氏硬度计、万能试验机、仪器化压痕仪和高频疲劳试验机测试了硬度、抗拉强度和疲劳性能。结果表明,45钢曲柄销显微组织由表层马氏体逐渐向内部屈氏体+颗粒状铁素体、索氏体+小条状铁素体、珠光体+沿晶块状铁素体过渡;相应地,表层硬度较高,随着距表面距离的增加,45钢硬度呈先快速降低后又缓慢降低。40Cr钢曲柄销显微组织则由表层马氏体逐渐向内部回火索氏体、索氏体+沿晶块状铁素体过渡;高硬度表层更厚,随着距表面距离的增加,硬度曲线出现了陡降、缓升和缓降的变化趋势。曲轴材料的抗拉强度随距表面距离增加而不断降低,并与硬度呈近线性关系变化。45钢和40Cr钢的疲劳曲线均符合经典的Basquin关系,结合曲轴受力分析发现,大型往复压缩机曲柄销表下受感应淬火热影响区域的疲劳失效风险较高,不同区域疲劳寿命可通过外加应力面和疲劳寿命曲面的交线获得。