一种过热损伤的机械零部件受热温度的评价方法与流程

本发明涉及机械零件过热损伤评价，具体为一种过热损伤的机械零部件受热温度的评价方法。

背景技术：

1、机械零部件在使用过程中，由于零部件的异常配合和使用会导致零部件出现异常过热损伤，使零部件失效。针对过热导致的零件失效，需要判断出零件的受热温度从而找出导致失效的真正原因，以此进行针对性的优化和改进设计。目前，行业内暂无可查的低合金渗碳钢渗碳/碳氮共渗零件受热温度的定量评价数据。我公司试验及售后返回零件常存在磨损过热现象(易发生过热的零件包括齿轮、轴类等)，只能通过金相法定性评价是否过热，无法定量评价受热温度，无法对产品失效分析及设计改进提供有效帮助。

2、专利cn103063508a公开了一种金属材料断裂韧性的无损检测方法，采用热模拟实验机测定试样在不同冷速下膨胀量-温度曲线，并进行组织含量检测，确定马氏体转变临界冷速，绘制连续冷却过程的cct曲线；计算获得5组不同含碳量试样的奥氏体热膨胀系数、马氏体热膨胀系数、相变膨胀系数、ms点和动力学方程系数α；基于实验结果对ms点随含碳量和冷却的变化进行拟合，获得马氏体转变温度随含碳量和冷却的变化关系；将获得的相变动力学参数进行齿轮零件的渗碳淬火模拟。该专利通过奥氏体热膨胀系数、马氏体热膨胀系数、相变膨胀系数、ms点和动力学方程系数α对ms点随含碳量和冷却的变化进行拟合，获得马氏体转变温度随含碳量和冷却的变化关系，但是该拟合过程无法得到定量评价受热温度以及无法根据零部件在不同温度下相变情况，与失效件来进行比较，以此来定性失效件的过热情况。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，以解决如何定量测试零部件在过热失效时的受热温度的技术问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，包括如下步骤：

4、测量标准零件的受热区域在不同回火温度下从表面到心部的硬度梯度数据，并将该硬度梯度数据设定为标准数据；

5、测量被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值，并将该硬度变化值与标准数据比较，当硬度变化值在标准数据所对应的温度范围内时得到被测零件的过热温度范围。

6、优选的，标准零件包括齿轮钢材料和轴类零件，其中齿轮钢包括8620rh齿轮、20crmntih齿轮和20mncr5齿轮。

7、优选的，测量标准零件的受热区域在不同加热温度下从表面到心部硬度梯度数据的具体过程如下：

8、将标准零件经过渗碳淬火处理后在不同回火温度下保温至随炉冷，测量得到标准零件从表面到心部的硬度梯度数据，并通过excel表格及对应折线图分别给出标准零件的过热评价标准数据。

9、进一步的，回火温度包括180℃、300℃、400℃、500℃、600℃和700℃。

10、进一步的，标准零件经过渗碳淬火处理后在不同回火温度下根据标准零件的受热区域大小保温1-2小时。

11、进一步的，在测量过程中，硬度梯度数据为标准零件从表面到心部每隔0.1mm的硬度梯度。

12、优选的，在测量被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值之前对被测零件进行处理，具体如下：

13、将被测零件的外表面的油污清洗吹干，选取被测零件的过热部位，将该部位采用线切割取的试样后，对试样磨抛截面，备用，再通过显微硬度计在磨抛后的试样截面测试从表面到心部的硬度梯度曲线。

14、优选的，被测零件的硬度变化值与标准数据比较，当被测零件的硬度变化值所构成的硬度梯度曲线在标准数据中所对应的过热温度范围内，则过热温度范围为被测零件的受热部位的温度。

15、优选的，测量被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值时，将被测零件在硝酸酒精溶液中腐蚀，通过被测零件受热区域的金相组织变化判定被测零件的受热情况，当被测零件受热区域的发生金相组织变化时，则被测零件发生过热。

16、进一步的，被测零件的金相组织变化为被测零件的最外表面为月牙形二次淬火区，表面有二次淬火马氏体形成的白亮层；近表面和次表面因温受热温度不同，形成回火马氏体、残余奥氏体或索氏体组织。

17、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

18、本发明提供了一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，通过测量标准零件的受热区域在不同回火温度下从表面到心部的硬度梯度数据，再将被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值与之对比，当硬度变化值在标准数据所对应的温度范围内时得到被测零件的过热温度范围，根据不同温度下试样的表面及心部硬度梯度，可定量测试得到此零件在使用过程中的受热温度。

技术特征：

1.一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，所述标准零件包括齿轮钢材料和轴类零件，其中齿轮钢包括8620rh齿轮、20crmntih齿轮和20mncr5齿轮。

3.根据权利要求1所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，测量标准零件的受热区域在不同加热温度下从表面到心部硬度梯度数据的具体过程如下：

4.根据权利要求3所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，回火温度包括180℃、300℃、400℃、500℃、600℃和700℃。

5.根据权利要求3所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，所述标准零件经过渗碳淬火处理后在不同回火温度下根据标准零件的受热区域大小保温1-2小时。

6.根据权利要求3所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，在测量过程中，硬度梯度数据为标准零件从表面到心部每隔0.1mm的硬度梯度。

7.根据权利要求1所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，在测量被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值之前对被测零件进行处理，具体如下：

8.根据权利要求1所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，所述被测零件的硬度变化值与标准数据比较，当被测零件的硬度变化值所构成的硬度梯度曲线在标准数据中所对应的过热温度范围内，则过热温度范围为被测零件的受热部位的温度。

9.根据权利要求1所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，所述测量被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值时，将被测零件在硝酸酒精溶液中腐蚀，通过被测零件受热区域的金相组织变化判定被测零件的受热情况，当被测零件受热区域的发生金相组织变化时，则被测零件发生过热。

10.根据权利要求9所述的一种过热损伤的机械零部件受热温度的测试方法，其特征在于，被测零件的金相组织变化为被测零件的最外表面为月牙形二次淬火区，表面有二次淬火马氏体形成的白亮层；近表面和次表面因温受热温度不同，形成回火马氏体、残余奥氏体或索氏体组织。

技术总结
本发明涉及机械零件过热损伤评价技术领域，公开了一种过热损伤的机械零部件受热温度的评价方法，通过测量标准零件的受热区域在不同回火温度下从表面到心部的硬度梯度数据，再将被测零件的受热区域从表面到心部的硬度变化值与之对比，当硬度变化值在标准数据所对应的温度范围内时得到被测零件的过热温度范围，根据不同温度下试样的表面及心部硬度梯度，可定量测试得到此零件在使用过程中的受热温度。

技术研发人员：侯婷,马旭耀,寇植达,何亮亮,雷晓娟,桂伟民
受保护的技术使用者：西安法士特汽车传动有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15