AVANT-PROPOS
La méthode de traitement thermique du chauffage par induction à haute fréquence UTILISE l'énergie électrique et les émissions de CO2 sont inférieures aux traitements thermiques courants tels que la carburation et la trempe. Il s'agit donc d'une méthode de traitement thermique propre. Le chauffage par induction à haute fréquence peut être utilisé pour une courte durée rapide. chauffage, chauffage local et chauffage de surface de la pièce traitée, il est donc utilisé pour le traitement de durcissement de surface et joue un grand rôle dans la miniaturisation des pièces mécaniques. Le traitement thermique à haute fréquence est le traitement en ligne du chauffage et du refroidissement de la pièce une par une , ainsi une qualité de traitement thermique stable peut être obtenue, et la pièce après traitement thermique a une petite déformation, qui est une méthode de traitement thermique avec des caractéristiques de déformation stables et petites. dispositif de traitement thermique de fréquence, avec seulement 0.5 s, peut rendre la surface de la pièce austénitique et s'éteindre. SRIQ? Il a non seulement les caractéristiques ci-dessus de stabili ty et petite déformation, mais peut également ajouter une contrainte de compression résiduelle élevée à la surface de la pièce et rendre la surface de la pièce finement cristallisée pour améliorer la résistance à la fatigue de la pièce.
Cependant, le traitement thermique à haute fréquence et d'autres méthodes de traitement thermique unique pour améliorer les performances des pièces sont limités. Par conséquent, afin d'améliorer encore les performances des pièces, la technologie de traitement thermique composite et de traitement de modification de surface a été étudiée.
2. Technologie de traitement thermique composite formée par SRIQ combinée à un traitement thermique de surface
2.1 Traitement « PALNIP »
Le PALNIP (nitruration douce en bain de sel SRIQ) est une technique de traitement thermique composite de nitruration douce en bain de sel et de traitement anti-oxydation de surface combiné au SRIQ. Prenant l'exemple de l'acier trempé SCM440 traité par PALNIP, il a été observé à partir des tissus de section que l'effet du traitement anti-oxydation de surface et du traitement SRIQ rendait la pièce durcie à haute fréquence, mais la couche de nitrure restait dans le même état que celle de traitement de nitruration douce en bain de sel. Le SCM440 est nitrifié avant le SRIQ pour réduire le point de transition austénitique du système FE-CN. Par conséquent, le traitement SRIQ peut être effectué à une température inférieure à la température de chauffage SRIQ d'origine, ce qui a un effet important sur la couche de nitrure résiduelle à la surface de la pièce.
Des tests de dénudation au rouleau ont été effectués sur les matériaux traités au PALNIP ci-dessus. Afin de faire une comparaison, l'échantillon (matériau N) du seul traitement de nitruration douce en bain de sel pour l'acier SCM440 et l'échantillon (matériau VCQ) du traitement de cémentation et de trempe sous vide pour l'acier SCM420 ont été préparés. L'épaisseur de la couche durcie par diffusion d'azote du matériau N est d'environ 0.4 mm et la dureté de surface est d'environ 600HV. Le matériau PALNIP traité avec un antioxydant SRIQ a augmenté sa dureté de surface à 800HV en raison de l'effet de trempe et de durcissement de l'azote diffus. couche de composé et couche durcie sur la surface en raison de la nitruration douce dans un bain de sel, et l'épaisseur de la couche durcie a été augmentée en raison du traitement SRIQ. De plus, la surface PALNIP a une contrainte de compression résiduelle plus élevée que les autres matériaux traités thermiquement.
Résultats des tests de dénudation du rouleau de divers matériaux (conditions de test : nombre de rotation 1500 tr/min ; le taux de glissement est de 40 % ; la température de l'huile 80 ℃ ; huile pour Nissan ATF D - Ⅲ ; le matériau du grand rouleau est SCM420 cémenté et trempé surface broyage. Le grand rouleau est surélevé de 300 mm. Sous la pression de chaque surface, la durée de dénudation du matériau N est inférieure à celle des autres matériaux traités thermiquement. La raison de la courte durée de dénudation des matériaux N est que, bien que les matériaux N aient des couches composées , la couche de durcissement est très fine.Le matériau PALNIP a une couche de durcissement épaisse, de sorte que la résistance et la durée de vie du matériau sont grandement améliorées, ce qui est égal ou supérieur au matériau VCQ.De plus, la section transversale du matériau PALNIP échantillon, qui a été roulé 107 fois et la pression de surface maximale était de 2950MPa, a été testé pour confirmer la présence de couches de composé sur toute la surface de l'échantillon.Par conséquent, les raisons de l'augmentation de la résistance et de la durée de viedu matériau PALNIP sont les suivantes : 1) La couche de composé a pour effet de réduire le coefficient de frottement lors du test de pression au rouleau ; 2) Lorsque la température augmente lors du test de pression au rouleau, les nitrures de fer -Fe2n et -Fe3n sont extraits du couche de martensite FE-CN durcie, qui peut inhiber le ramollissement du matériau par revenu.
La technologie de traitement PALNIP permet d'augmenter l'épaisseur de la couche durcie tout en apportant une couche de composé homogène à la surface du matériau traité, offrant ainsi une bonne résistance à la dénudation. Grâce au traitement SRIQ, une couche durcie de grande épaisseur est obtenue, de sorte que le matériau traité présente une excellente résistance à la fatigue. Le procédé PALNIP est déjà utilisé dans certains composants automobiles et se dirige vers d'autres applications.
2.2 Super traitement SRIQ
Le traitement SRIQ est une technologie de traitement thermique composite qui UTILISE une méthode de traitement par friction pour traiter le matériau traité avec un traitement super puissant, puis un traitement SRIQ. L'usinage par friction est une méthode de modification de surface qui appuie l'outil d'usinage sur la surface du matériau traité, effectue un frottement et forme une ultrastructure nanocristalline à la surface du matériau traité. La méthode SRIQ de traitement super puissant est un nouveau procédé de traitement composite dans lequel l'ultrastructure des grains nanométriques est maintenue après le traitement SRIQ et une couche de durcissement profond est formée sous l'ultrastructure grâce au traitement SRIQ. La durée de vie à la fatigue rotationnelle des matériaux traités peut être améliorée en utilisant ce procédé. L'acier S45C a été traité avec un tour CNC pour un traitement ultra résistant (nombre de rotation du tour 1600 tr/min, charge de compression 1500 N), puis un traitement SRIQ a été effectué. Bien que la trempe austénitique avec traitement SRIQ, la structure nanocristalline ultrafine formée par un traitement super fort soit toujours héritée. Bien que l'acier traité soit du S45C, sa dureté atteint 900HV en raison de l'existence d'une structure nanocristalline ultra-fine. Le matériau traité SRIQ a une épaisseur de couche durcie efficace allant jusqu'à 0.9 mm, qui ne peut être obtenue uniquement par un traitement à ultra-haute résistance. Il ressort des résultats du test de dénudation au rouleau que la durée de vie en fatigue rotationnelle du S45C traité par le traitement composite SRIQ avec un traitement à ultra-haute résistance est significativement supérieure à celle du S45C traité par le SRIQ seul.
2.3 Traitement DLC SRIQ
Le traitement SRIQ DLC est une technologie de traitement thermique composite du traitement DLC (film de revêtement de type diamant) après le traitement SRIQ. L'engrenage peut être traité par DLC en utilisant l'UBMS (pulvérisation magnétron hors équilibre) qui peut être traitée à basse température. L'acier trempé S45C a été traité dans l'échantillon de fatigue des engrenages à circulation dynamique (engrenage plat avec module 3 et diamètre du cercle primitif de 99 mm), et l'échantillon a été traité SRIQ pour rendre la profondeur de couche de durcissement efficace au bas de la dent de l'échantillon d'engrenage de 0.6 mm. . Les échantillons d'engrenages ont ensuite été traités UBMS pour former un film de revêtement DLC d'une épaisseur de 3 m. Les conditions de formation du film de revêtement DLC ont été contrôlées de manière à ce que la structure du film de revêtement DLC soit une couche composite de me-DLC pur DLC avec un gradient de composition de Ouaté en 2 m d'épaisseur et une couche composite de ME-DLC pur DLC avec une épaisseur de 10%W en 1 m d'épaisseur. L'engrenage de contraste utilisé dans le test de fatigue est l'échantillon de S45C trempé à la même basse température que la température de revêtement DLC (150℃) après avoir été traité par SRIQ. La température de revêtement DLC de 150 ℃ est équivalente à la température de revenu avec four après trempe à haute fréquence, de sorte que la dureté élevée, la contrainte de compression résiduelle élevée et la structure micro-fine obtenue par le traitement SRIQ sont toujours préservées après le traitement DLC. Par conséquent, le matériau traité présente à la fois une résistance élevée à la fatigue après le traitement SRIQ et d'excellentes caractéristiques de frottement du film de revêtement SRIQ. Les résultats des tests de fatigue des engrenages à circulation dynamique montrent que le traitement DLC améliore la résistance à la fatigue des engrenages. De plus, le test de dénudation au rouleau prouve également que le traitement DLC peut améliorer la résistance du matériau à la dénudation. Les résultats de l'observation de la section et de l'analyse FEM montrent que le traitement DLC a l'effet ci-dessus en raison du faible coefficient de frottement du revêtement, ce qui réduit la charge de contrainte sur la surface du matériau traité par DLC et inhibe l'apparition d'une dénudation microscopique de surface.