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中碳軸承鋼的布局改進(jìn)和功能晉升
中國軸承網(wǎng) 發(fā)布時(shí)間:2013/07/19
近期，俄羅斯專家G.S.Vodovozova和P.A.Zhdanov等人研討了中碳軸承鋼的布局和機(jī)械功能，并經(jīng)過試驗(yàn)與ShKh15類軸承鋼進(jìn)行了比照剖析，得出了在硬度、均質(zhì)性和晶粒巨細(xì)方面的定論，為中碳軸承鋼的實(shí)踐出產(chǎn)供給了理論依據(jù)。
安排不均勻成“瓶頸”
一般來說，軸承鋼的功能需求是高硬度、杰出的彈性功能和抗疲憊性，特別是抗觸摸疲憊失效性。關(guān)于高碳合金鋼，當(dāng)碳含量在0.95%~1.15%時(shí)可以滿意上述需求；而碳含量為0.10%~0.20%的低碳軸承鋼則一般需求進(jìn)行碳氮共滲技術(shù)才干到達(dá)以上需求。軸承鋼抗觸摸疲憊失效的功能，首要取決于鋼中非金屬攙雜粗顆粒堆積、碳化物不均質(zhì)性、晶體巨細(xì)的區(qū)別等要素。這些缺陷的歸納效果構(gòu)成軸承鋼在運(yùn)用過程中微應(yīng)力會(huì)集和過早脆裂(脫落、切斷構(gòu)成和龜裂等)。
當(dāng)前廣泛運(yùn)用的ShKh15類軸承鋼顯現(xiàn)出來的顯著缺陷即是由布局不均質(zhì)性構(gòu)成的。這是過共析化學(xué)構(gòu)成的一個(gè)特色，即在高碳含量(0.95%~1.10%)下，由于碳和碳化物不均質(zhì)性致使熔析的開展。為防止不均質(zhì)性這種情況的發(fā)作或?qū)@種情況進(jìn)行改進(jìn)，選用延伸時(shí)間的均質(zhì)化退火是必要的。
經(jīng)過增加適宜的合金元素，選用低碳含量可以到達(dá)鋼種需求的硬度水平。眾所周知，作為軸承鋼，可運(yùn)用低碳和中碳鉻-鎳、鉻-錳和鉻-硅-錳鋼。這些鋼沒有高碳過共析鋼的首要缺陷碳化物不均質(zhì)性。
考慮到以上要素，需求開發(fā)供給節(jié)省能源和延伸軸承運(yùn)用壽命的軸承鋼出產(chǎn)技術(shù)。
顯微安排細(xì)微均勻
近來研討的鋼種是創(chuàng)新式軸承鋼，可以滿意愈加細(xì)密的薄板部件，并使用愈加經(jīng)濟(jì)的資料來進(jìn)步質(zhì)量，削減出產(chǎn)周期而且具有和ShKh15鋼相同或非常好的運(yùn)用功能。川崎鋼鐵公司(日本)和NTN(日本)鋼鐵公司現(xiàn)已開發(fā)并投產(chǎn)了一類中碳軸承鋼。這類中碳軸承鋼的碳含量削減到0.75%~0.80%，使得在澆鑄期間鋼中去除了共晶成分碳化物的構(gòu)成，而且無須選用分散退火。別的，在削減碳含量情況下的鋼，技術(shù)上愈加有利于沖壓和剪切。
為評(píng)估該鋼種的化學(xué)成分、微觀安排和機(jī)械功能，俄羅斯專家們?cè)谠囼?yàn)室條件下對(duì)一般軸承鋼ShKh15鋼和中碳軸承鋼的抗開裂功能進(jìn)行了不一樣爐次的軋制試驗(yàn)和其他查驗(yàn)。
氣體剖析的成果顯現(xiàn)，只在第2爐次鋼中發(fā)現(xiàn)氧含量上升，但整體氧含量在容許范圍內(nèi)，其他爐次鋼中氧含量均契合GOST901技術(shù)規(guī)范(不超越0.0015%)。為研討微觀安排和微觀安排，從試驗(yàn)爐次里選取了用于顯微鏡調(diào)查的試樣。一起預(yù)備了直徑為5毫米的圓柱狀試樣進(jìn)行抗拉試驗(yàn)(依據(jù)GOST1497-84)；預(yù)備帶V形坡口(依據(jù)GOST9454第二類)10毫米×10毫米×55毫米的試樣用于靜態(tài)曲折試驗(yàn)；采納疲憊龜裂裂紋最大深度2毫米的試樣進(jìn)行開裂韌性試驗(yàn)(依據(jù)GOST9454第二類)。
中碳軸承鋼的結(jié)尾熱處理選用遍及承受的ShKh15類軸承鋼規(guī)范：在840℃~845℃加熱硬化，均熱35分鐘~40分鐘后在M2M-16油中冷卻，油溫在30℃~60℃，隨后在155℃下回火3.5小時(shí)。依據(jù)GOST9013(61.5HRC~62.5HRC)，結(jié)尾回火后的硬度為62HRC。熱軋狀況下低倍安排由不存在游離鐵素體夾層的珠光體構(gòu)成，晶粒巨細(xì)不低于7級(jí)(依據(jù)GOST5639)，沒有粗的碳化物分出，低倍安排均勻細(xì)微，有利于鋼的進(jìn)一步精整加工。
為供給杰出的切削性和硬化前的預(yù)備，鋼需求進(jìn)行中心熱處理，即在800℃~690℃下球化退火17小時(shí)，在退火狀況下，球狀珠光體的晶粒度級(jí)別為2，鋼的試驗(yàn)爐次的低倍安排滿意GOST801技術(shù)規(guī)范需求�？v向顯微斷面評(píng)估了顯微安排的帶狀布局。鋼試樣從850℃硬化，然后再冷卻，在150℃回火1小時(shí)，試驗(yàn)鋼顯微安排的帶狀布局不超越1級(jí)~2級(jí)，這些值徹底滿意GOST801關(guān)于熱軋鋼ShKh15的技術(shù)規(guī)范需求。同一試樣用來評(píng)估試驗(yàn)鋼的殘留碳化物網(wǎng)絡(luò)，承認(rèn)不超越3級(jí)，試驗(yàn)鋼的布局愈加均勻。因而考慮到碳化物熔析指數(shù)和布局的不均質(zhì)性，試驗(yàn)鋼滿意一切規(guī)范的技術(shù)規(guī)范需求而且顯著超越ShKh15類軸承鋼。
機(jī)械功能杰出
評(píng)估非金屬攙雜物的試樣挑選和試驗(yàn)按GOST1778-80制備。非金屬攙雜物首要為碳化物和氧化物，簡(jiǎn)直不存在球狀攙雜，硅酸鹽有延性單項(xiàng)攙雜，顯現(xiàn)有1.5級(jí)巨細(xì)，存在于第2爐次鋼里，并由于氧化物攙雜污染而作廢。在熱軋狀況下，試驗(yàn)室爐次鋼選用碳氮共滲技術(shù)進(jìn)行微合金化的硬度為35HRC~38HRC。為完成球狀珠光體的退火，試驗(yàn)室爐次鋼選用碳氮共滲進(jìn)行微合金化的硬度為195HB~217HB，其值稍高于GOST801技術(shù)規(guī)范硬度的179HB~207HB。在新硬化狀況下，所試驗(yàn)鋼硬度為65HRC~67HRC。
回火對(duì)淬火鋼硬度的影響顯現(xiàn)，關(guān)于試驗(yàn)爐次鋼在回火溫度為160℃時(shí)簡(jiǎn)直沒有下降淬火鋼的硬度，即在65HRC的水平。
在硬化和輕度回火狀況下鋼的機(jī)械試驗(yàn)成果標(biāo)明，一切的開裂事例都是由于脆性機(jī)理所造成的，開裂應(yīng)力值和屈從強(qiáng)度值簡(jiǎn)直持平，他們是624~920N/mm2，關(guān)聯(lián)延伸率和面積削減挨近零。開裂韌性試驗(yàn)試樣標(biāo)準(zhǔn)為10毫米×10毫米55毫米，并進(jìn)行會(huì)集折彎，試樣先期要開尖利切斷和疲憊裂紋。在硬化和150℃~180℃下回火后，對(duì)選用V和Nb微合金化的試樣進(jìn)行了試驗(yàn)。從安排狀況和數(shù)據(jù)剖析標(biāo)明，開裂韌性關(guān)于試驗(yàn)鋼(中碳軸承鋼)和ShKh15鋼是類似的，回火溫度從150℃升到180℃時(shí)沒有下降鋼的開裂韌性。
經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)鋼化學(xué)成分、微觀安排和微觀安排的剖析，對(duì)硬度、機(jī)械功能和抗開裂功能的全部研討得出，新式試驗(yàn)爐次的軸承鋼的機(jī)械功能水平與ShKh15類軸承鋼適當(dāng)，64HRC~65HRC的硬度水平優(yōu)于GOST801技術(shù)規(guī)范需求，試驗(yàn)爐次鋼和ShKh15類軸承鋼的開裂韌性值類似。而選用V和Nb微合金化的軸承鋼滿意了GOST801技術(shù)規(guī)范需求，試驗(yàn)鋼愈加純潔。一起，低倍安排碳化物不均質(zhì)性低，不存在碳化物網(wǎng)格殘留。因而，新式的微合金化中碳軸承鋼具有比ShKh15類軸承鋼愈加杰出的功能。
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