軸承鋼的熱處理工藝及參數(shù)和發(fā)展-資料下載頁
2025-08-05 16:02本頁面
【正文】 低、疲勞壽命長、能適合不同目的和用途的軸承用鋼，如高溫滲碳鋼M50NiL、易加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承材料等。針對GCr15SiMn鋼淬透性低的弱點，我國開發(fā)了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接觸疲勞壽命L10和L50分別比GCr15SiMn提高73％和68％，在相同使用條件下，用G015SiMo鋼制造的軸承的使用壽命是GCr15SiMo鋼的兩倍。 近年來，我國還開發(fā)了能節(jié)約能源、節(jié)約資源和抗沖擊的GCr4軸承鋼。與GCr15相比，GCr4的沖擊值提高了66％～104％，斷裂韌性提高了67％，接觸疲勞壽命L10提高了12％。GCr4鋼軸承采用高溫加熱—表面淬火熱處理工藝。與全淬透的GCr15鋼軸承相比，GCr4鋼軸承的壽命明顯提高，可用于重載高速列車軸承。今后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度，特別是降低鋼中的氧含量，可以明顯延長軸承的壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲勞壽命可以延長1個數(shù)量級。為了延長軸承鋼的壽命，人們多年來一直致力于開發(fā)應(yīng)用精煉技術(shù)來降低鋼中的氧含量。 通過不懈的努力，軸承鋼中的最低氧含量已從20世紀(jì)60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前，我國可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在10ppm左右。軸承使用環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。如設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高，需要準(zhǔn)高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來達(dá)到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的)；腐蝕應(yīng)用場合，需要開發(fā)不銹軸承鋼；為了簡化工藝，應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時滲碳軸承鋼；為了滿足航空航天的需要，應(yīng)開發(fā)高溫軸承鋼。近年來風(fēng)電工程、高速鐵路迅猛發(fā)展,在這些工程中大量使用各類軸承,對軸承壽命提出越來越高的要求。本文以通過熱處理提高軸承鋼性能為目標(biāo),首先測定幾種國產(chǎn)與進(jìn)口軸承鋼試樣的組織和力學(xué)性能,利用XRD測定試樣的殘余奧氏體含量,利用SEM分析國內(nèi)外軸承鋼組織的差別。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計了細(xì)化軸承鋼中的碳化物顆粒的熱處理工藝,并測定處理后各試樣的組織與性能。通過不同的熱處理工藝,使軸承鋼中殘余奧氏體量處在不同范圍,測定處理后試樣的力學(xué)性能,從而得出殘余奧氏體含量對軸承鋼性能的影響規(guī)律。對軸承鋼進(jìn)行了貝氏體等溫淬火研究,分析了貝氏體轉(zhuǎn)變規(guī)律以及貝氏體轉(zhuǎn)變量對軸承性能的影響及貝氏體組織與馬氏體組織的斷裂機(jī)理,并利用XRD測定馬氏體淬回火與貝氏體等溫淬火處理后試樣的殘余應(yīng)力。經(jīng)過研究分析、歸納,得到以下結(jié)論:進(jìn)口軸承中對軸柱與軸套馬氏體數(shù)量分別控制在不同范圍,與國產(chǎn)軸承鋼相比,進(jìn)口軸承中馬氏體針、碳化物細(xì)小、分布均勻,殘余奧氏體含量低,有些甚至完全消除殘余奧氏體。進(jìn)口軸承耐磨性能優(yōu)于國產(chǎn)軸承。GCr15經(jīng)完全奧氏體化后貝氏體等溫淬火和完全奧氏體化后馬氏體等溫淬火再中溫回火預(yù)處理的碳化物細(xì)化效果佳,終處理后的碳化物細(xì)小、均勻、分布彌散,同時細(xì)化了奧氏體晶粒。但由于熱處理后的殘余奧氏體含量也偏高,碳化物含量降低,以及碳化物不圓整的原因,軸承試樣的綜合力學(xué)性能反而略有下降。預(yù)處理為球化退火的軸承試樣綜合性能最佳。進(jìn)行碳化物細(xì)化處理工藝必須同時控制好碳化物的圓整度和殘余奧氏體含量。GCr15經(jīng)870℃奧氏體化后淬火160℃鹽浴中等溫20min后空冷,奧氏體產(chǎn)生熱穩(wěn)定化,%,等溫時間延長至60min,殘余奧氏體含量不再繼續(xù)增加。馬氏體淬火后立即進(jìn)行冷處理能有效消除試樣中的殘余奧氏體,使之降低到5%以下。殘余奧氏體含量過多,則顯著降低試樣的強(qiáng)度和硬度。并且其對軸承試樣的沖擊韌性也無明顯改善。試樣馬氏體等溫60min后,少量殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榈葴伛R氏體,%。軸承試樣經(jīng)冷處理減少其殘余奧氏體量后,試樣強(qiáng)度、韌性有所下降,但硬度、耐磨性能均有提高,%。GCr15經(jīng)870℃奧氏體化后,于240℃以不同時間等溫油冷或空冷后得到的組織組成為針狀馬氏體+下貝氏體+殘余奧氏體+殘余碳化物。等溫初期,貝氏體轉(zhuǎn)變較快,下貝氏體隨等溫時間延長而長大,等溫到一定時間后下貝氏體轉(zhuǎn)變速率下降,貝氏體不再繼續(xù)長大。%左右時,軸承試樣的綜合性能最佳。%。GCr15經(jīng)馬氏體淬回火處理,試樣斷裂機(jī)制為微孔聚集型斷裂,而經(jīng)貝氏體等溫淬火處理后,斷裂機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)榻饫頂嗔?。貝氏體轉(zhuǎn)變后試樣表面的殘余壓應(yīng)力高于馬氏體淬回火組織。8
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