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影響軸承壽命材料的因素的控制-軸承壽命

2013/4/8

為了使影響軸承壽命的材料因素處于zui佳狀態,首先需要控制淬火前鋼的原始組織,可以采取的技術措施有:高溫(1050℃)奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲得偽共析細珠光體組織,或者冷至420℃等溫處理,獲得貝氏體組織。也可采用鍛軋余熱快速退火,獲得細粒狀珠光體組織,以保證鋼中的碳化物細小和均勻分布。這種狀態的原始組織在淬火加熱奧氏體化時,除了溶入奧氏體中的碳化物外,未溶碳化物將聚集成細粒狀。 

     當鋼中的原始組織一定時,淬火馬氏體的含碳量(即淬火加熱后的奧氏體含碳量)、殘留奧氏體量和未溶碳化物量主要取決于淬火加熱溫度和保持時間,隨著淬火加熱溫度高 (時間一定),鋼中未溶碳化物數量減少(淬火馬氏體含碳量高 )、殘留奧氏體數量增多,硬度則先隨著淬火溫度的高 而增加,達到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當淬火加熱溫度一定時,隨著奧氏體化時間的延長,未溶碳化物的數量減少,殘留奧氏體數量增多,硬度高 ,時間較長時,這種趨勢減緩。當原始組織中碳化物細小時,因碳化物易于溶入奧氏體,故使淬火后的硬度峰移向較低溫度和出現在較短的奧氏體化時間。  

     綜上所述,GCrl5鋼淬火后未溶碳化物在7%左右,殘留奧氏體在9%左右(隱晶馬氏體的平均含碳量在0.55%左右)為zui佳組織組成。而且,當原始組織中碳化物細小,分布均勻時,在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時,有利于獲得高的綜合力學性能,從而具有高的使用壽命。應該指出,具有細小彌散分布碳化物的原始組織,淬火加熱保溫時,未溶的細小碳化物會聚集長大,使其粗化。因此,對于具有這種的原始組織軸承零件淬火加熱時間不宜過長,采用快速加熱奧氏體化淬火工藝,將可獲得更高的綜合力學性能。  

     為了使軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應力,可在淬火加熱時通入滲碳或滲氮的氣氛,進行短時間的表面滲碳或滲氮。由于這種鋼淬火加熱時奧氏體實際含碳量不高,遠低于相圖上示出的平衡濃度,因此可以吸碳(或氮)。當奧氏體含有較高的碳或氮后,其Ms降低,淬火時表層較內層和心部后發生馬氏體轉變,產生了較大的殘留壓應力。GCrl5鋼以滲碳氣氛和非滲碳氣氛加熱淬火(均經低溫回火)處理后,經接觸疲勞試驗可以看出,表面滲碳的壽命比未滲碳的提高了1.5倍。其原因就是滲碳的零件表面具有較大的殘留壓應力。 

影響高碳鉻鋼滾動軸承零件使用壽命的主要材料因素及控制程度為: 

(1)鋼在淬火前的原始組織中的碳化物要求細小、彌散。可采用高溫奧氏體化630℃、或420℃高溫,也可利用鍛軋余熱快速退火工藝來實現。 

(2)對于GCr15鋼淬火后,要求獲得平均含碳量為0.55%左右的隱晶馬氏體、9%左右Ar和7%左右呈勻、圓狀態的未溶碳化物的顯微組織。可利用淬火加熱溫度和時間來控制得到這種顯微組織。 

(3)零件淬火低溫回火后要求表面殘留有較大的壓應力,這有助于疲勞抗力的提高。可采用在淬火加熱時進行表面短時間滲碳或滲氮的處理工藝,使得表面殘留有較大的壓應力。

(4)制造軸承零件用鋼,要求具有較高的純凈度,主要是減少O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量。可采用電渣重熔,真空冶煉等技術措施使材料含氧量≤15PPM為宜。 

 

 
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