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控制影響精密軸承壽命的材料因素

發布時間:2020-11-18 15:03:54 人氣:24 來源:

  為了使上述影響精密軸承壽命的材料因素處于最佳狀態,需要在淬火前控制鋼的原始組織??刹扇〉募夹g措施是:高溫(1050)奧氏體化,快速冷卻至630,等溫正火得到偽共析細珠光體組織,或420等溫處理得到貝氏體組織。也可以利用鍛軋余熱進行快速退火,獲得細小的珠光體組織,保證碳化物在鋼中細小均勻的分布。當這種狀態的原始組織通過淬火和加熱進行奧氏體化時,除了溶解在奧氏體中的碳化物之外,未溶解的碳化物將聚集成細晶粒。
  當鋼的原始組織不變時,淬火馬氏體(即淬火后的奧氏體)、殘余奧氏體和未溶解碳化物的含碳量主要取決于淬火溫度和保溫時間。隨著淬火溫度的升高(時間不變),鋼中未溶解碳化物的量減少(淬火馬氏體含碳量增加),殘余奧氏體量增加,而硬度隨著淬火溫度的升高先增加后降低。淬火溫度一定時,隨著奧氏體化時間的增加,未溶解碳化物的量減少,殘余奧氏體量增加,硬度增加。當原始組織中的碳化物較細時,淬火后的硬度峰值向較低的溫度移動,出現在較短的奧氏體化時間內,因為碳化物容易溶解在奧氏體中。
  綜上所述,淬火后,GCrl5鋼的未溶解碳化物含量約為7%,殘余奧氏體含量約為9%(隱晶馬氏體的平均碳含量約為0.55%)。此外,當原始結構中的碳化物細小且均勻分布時,當可靠地控制上述水平的微觀結構組成時,有利于獲得高的綜合機械性能,從而具有長的使用壽命。需要指出的是,在碳化物細小分散的原始組織中,未溶解的細小碳化物在淬火加熱時會聚集長大變粗。因此,這種原始結構的精密軸承零件淬火時間不宜過長,采用快速加熱奧氏體化淬火工藝可獲得較高的綜合力學性能。
  為了使精密軸承零件表面在淬火和回火后保持較大的壓應力,可以在淬火和加熱過程中引入滲碳或滲氮氣氛,進行短時間的表面滲碳或滲氮。由于淬火加熱時奧氏體的實際含碳量并不高,遠低于相圖所示的平衡濃度,所以可以吸收碳(或氮)。當奧氏體含碳量或含氮量較高時,其Ms降低,淬火后,表層比內層和芯層發生馬氏體相變,產生較大的殘余壓應力。GCrl5鋼在滲碳氣氛和非滲碳氣氛(均為低溫回火)中加熱淬火。從接觸疲勞試驗可以看出,表面滲碳鋼的壽命是非滲碳鋼的1.5倍。原因是滲碳零件表面有較大的殘余壓應力。影響高碳鉻鋼滾動精密軸承零件使用壽命的主要材料因素及控制程度如下:
  (1)淬火前鋼的原始組織中的碳化物應細小分散??赏ㄟ^630或420奧氏體化,或通過鍛軋余熱快速退火工藝實現。
  (GCr15鋼淬火后,要求獲得平均含碳量約為0.55%、含氬量約為9%、未溶解碳化物量約為7%的隱晶馬氏體組織,呈均勻圓形。通過控制淬火溫度和時間可以獲得顯微組織。
  (3)零件低溫淬火回火后,要求表面有較大的壓應力,有助于提高抗疲勞性能??刹捎么慊鸺訜釙r對表面進行短時間滲碳或滲氮的處理工藝,使表面保留較大的壓應力。
  (4)制造精密軸承零件的鋼要求純度高,主要是降低O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量??刹捎秒娫厝?、真空熔煉等技術措施,使材料氧含量15PPM。

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