彈簧鋼由于具有強度高、抗疲勞性和抗彈減性好等特點,因此常用來制造減震緩沖、儲能、傳動、支撐等零件,在飛機制造中起著重要的作用[1]。其中,50CrVA彈簧鋼具有淬透性好,疲勞強度高,屈服比高等優(yōu)良特性,釩的加入使鋼的晶粒細化,降低過熱敏感性,提高了強度,因此50CrVA彈簧鋼具有良好的力學性能和工藝性能,是一種較高級的彈簧鋼,廣泛用于各種機械[2?3]。
真空熱處理作為一種提高熱處理質量的手段,和空氣熱處理相比具有無氧化、無脫碳、變形小、污染小等特點[4]??諝鉄崽幚砉に囆枰诹慵崽幚砗筮M行吹砂工序以去除氧化皮,而真空熱處理工藝不需吹砂工序,因此2種熱處理工藝對零件表面狀態(tài)的影響不同,進而可能導致疲勞性能產生差異。
基于此,本文通過試驗研究真空、空氣熱處理工藝對50CrVA彈簧鋼疲勞性能和顯微組織的影響,為彈簧鋼的工程應用提供一定的參考依據(jù)。
1. 試驗材料及方法
本試驗所選用彈簧原材料為50CrVA,熱處理的淬火溫度和回火溫度分別為850和385 °C,熱處理完成后進行疲勞試驗。
疲勞試驗:室溫下高周疲勞,應力比R=0.06,試樣應力集中系數(shù)Kt=1,試驗頻率在120±15 Hz。試驗包括2部分:成組法和升降法。試樣的斷口掃描,經超聲波清洗后,在掃描電鏡下進行觀察,對宏觀斷口和微觀斷口進行拍照,分析失效模式、裂紋源位置等。試驗在4臺仟邦QBG-50型高頻疲勞試驗機上進行,斷口掃描在TESCAN Vega III型掃描電子顯微鏡上進行。
2. 試驗結果與分析
2.1 熱處理工藝的影響
50CrVA光滑試樣軸向拉伸高周疲勞應力–壽命(S–N)曲線如圖1所示,成組法和升降法的有效試驗結果均列于圖1(圖中右側標注數(shù)字表示使用升降法時在對應強度下的試件數(shù)量)。