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影响轴承寿命的因素及其控制

作者:中山市东一轴承有限公司 来源:dongyi 发布时间:2021-01-10 浏览:13

1 影响轴承寿命的质料成分 

转动轴承的早期无效形式,主要有碎裂,塑性变形,磨损,侵蚀和委靡,在平常条件下主要是接触委靡。轴承零件的无效除了入伍条件以外,主要受钢的硬度,强度,韧性,耐磨性,抗蚀性和内应力状况制约。影响这些性能和状况的主要内涵成分好似下几项。

1.1淬火钢中的马氏体

高碳铬钢原始构造为粒状珠光体时,在淬火低温回火状况下,淬火马氏体含碳量,明显影响钢的力学性能。强度,韧性在0.5%左右,接触委靡寿命在0.55%左右,抗压溃才气在0.42%左右,当GCr15钢淬火马氏体含碳量为0.5%~0.56%时,可以获得抗无效才气非常强的概括力学性能。

应该指出,在这种情况下获得的马氏体是隐晶马氏体,测得的含碳量是平均含碳量。现实上,马氏体中的含碳量在微区内是不匀称的,凑近碳化物四周的碳浓度高于阔别碳化物原铁素体片面,于是它们开始产生马氏体转变的温度不同,从而抑制了马氏体晶粒的长大和显微形态的显示而成为隐晶马氏体。它可避免高碳钢淬火时易出现的显微裂纹,并且其亚布局为强度与韧性均高的位错型板条状马氏体。所以,惟有当高碳钢淬火时获得中碳隐晶马氏体时轴承零件才可能获得抗无效才气非常佳的基体。

1.2淬火钢中的残留奥氏体

高碳铬钢经平常淬火后,可含有8%~20%Ar(残留奥氏体)。轴承零件中的Ar有益也有弊,为了兴利除弊,Ar含量应得当。因为Ar量主要与淬火加热奥氏体化条件相关,它的几许又会影响淬火马氏体的含碳量和未溶碳化物的数目,较难精确反映Ar量对力学性能的影响。为此,固定奥氏条件,行使奥氏体体化热稳定化处分工艺,以获得不同Ar量,在此研究了淬火低温回火后Ar含量对GCr15钢硬度和接触委靡寿命的影响。跟着奥氏体含量的增加,硬度和接触委靡寿命均随之而增加,到达峰值后又随之而降低,但其峰值的Ar含量不同,硬度峰值出现在17%Ar左右,而接触委靡寿命峰值出现在9%左右。当实验载荷减小时,因Ar量增加对接触委靡寿命的影响减小。这是因为当Ar量不多时对强度降低的影响不大,而增韧的好处则相对明显。缘故是载荷较小时,Ar产生少量变形,既消减了应力峰,又使已变形的Ar加工强化和产生应力应变诱发马氏体相变而强化。但如载荷大时,Ar较大的塑性变形与基体味局部产生应力密集而碎裂,从而使寿命降低。应该指出,Ar的有益好处务必是在Ar稳定状况之下,若自觉转变为马氏体,将使钢的韧性急剧降低而脆化。

1.3淬火钢中的未溶碳化物

淬火钢中未溶碳化物的数目,描写,大小,分布,既受到钢的化学成分和淬火前原始构造的影响,又受奥氏体化条件的影响,相关未溶碳化物对轴承寿命的影响研究较少。碳化物是硬脆相,除了对耐磨性有益以外,承载时因会(特别是碳化物呈非球形)与基体惹起应力密集而产生裂纹,从而会降低韧性和委靡抗力。淬火未溶碳化物除了本身对钢的性能产生影响以外,还影响淬火马氏体的含碳量和Ar含量及分布,从而对钢的性能产生附加影响。为了揭示未溶碳化物对性能的影响,接纳不同含碳量的钢,淬火后使其马氏体含碳量和Ar含量相像而未溶碳化物含量不同的状况,经150℃回火后,因为马氏体含碳量相像,并且硬度较高,于是未溶碳化物少量增高对硬度增高值不大,反映强度和韧性的压溃载荷则有所降低,对应力密集敏感的接触委靡寿命则明显降低。所以淬火未溶碳化物过量对钢的概括力学性能和无效抗力是有害的。得当降低轴承钢的含碳量是进步制件应用寿命的途径之一。

淬火未溶碳化物除了数目对质料性能有影响以外,尺寸,描写,分布也对质料性能产生影响。为了避免轴承钢中未溶碳化物的风险,要求未溶碳化物少(数目少),小(尺寸小),匀(大小互相相差非常小,并且分布匀称),圆(每粒碳化物皆呈球形)。应该指出,轴承钢淬火后有少量未溶碳化物是须要的,不但可以保持足够的耐磨性,并且也是获得细晶粒隐晶马氏体的必备条件。

1.4淬火回火后的残留应力

轴承零件经淬火低温回火后,仍具备较大的内应力。零件中的残留内应力有益和弊两种状况。钢件热处分后,跟着表面残留压应力的增大,钢的委靡强度随之增高,反之表面残留内应力为拉应力时,则使钢的委靡强度降低。这是因为零件的委靡无效出现在蒙受过大拉应力的时候,当表面有较大压应力残余时,会对消同等数值的拉应力,而使钢的现实蒙受拉应力数值减小,使委靡强度极限值增高,当表面有较大拉应力残余时,会与蒙受的拉应力载荷叠加而使钢的现实蒙受的拉应力明显增大,即便委靡强度极限值降低。所以,使轴承零件淬火回火后表面残留较大的压应力,也是进步应用寿命的错失之一(固然过大的残留应力可能惹起零件的变形乃至开裂,应给予足够正视)。

1.5钢的杂质含量

钢中的杂质包含非金属同化物和有害元素(酸溶)含量,它们对钢性能的风险往往是互相助长的,如氧含量越高,氧化物同化物就越多。钢中杂质对力学性能和制件抗无效才气的影响与杂质的范例,性质,数目,大小及形状相关,但平时都有降低韧性,塑性和委靡寿命的好处。 

跟着同化物尺寸的增大,委靡强度随之而降低,并且钢的抗拉强度越高,降低趋向加大。钢中含氧量增高(氧化物同化增加),弯曲委靡和接触委靡寿命在高应力好处下也随之降低。所以,对于在高应力下工作的轴承零件,降低制造用钢的含氧量是须要的。少许研究表明,钢中的MnS同化物,因形状呈椭球状,并且能够包裹风险较大的氧化物同化,故其对委靡寿命降低影响较小乃至还可能有益,故可从宽掌握。

2 影响轴承寿命的质料成分的掌握

为了使上述影响轴承寿命的质料成分处于非常佳状况,开始需求掌握淬火前钢的原始构造,可以采取的技术错失有:高温(1050℃)奥氏体化速冷至630℃等温正火获得伪共析细珠光体构造,或者冷至420℃等温处分,获得贝氏体构造。也可接纳锻轧余热快速退火,获得细粒状珠光体构造,以包管钢中的碳化物微细和匀称分布。这种状况的原始构造在淬火加热奥氏体化时,除了溶入奥氏体中的碳化物外,未溶碳化物将聚集成细粒状。

当钢中的原始构造必然时,淬火马氏体的含碳量(即淬火加热后的奥氏体含碳量),残留奥氏体量和未溶碳化物量主要取决于淬火加热温度和保持时间,跟着淬火加热温度增高(时间必然),钢中未溶碳化物数目削减(淬火马氏体含碳量增高),残留奥氏体数目增加,硬度则先跟着淬火温度的增高而增加,到达峰值后又跟着温度的抬高而降低。当淬火加热温度必然时,跟着奥氏体化时间的延伸,未溶碳化物的数目削减,残留奥氏体数目增加,硬度增高,时间较长时,这种趋向减缓。当原始构造中碳化物微细时,因碳化物易于溶入奥氏体,故使淬火后的硬度峰移向较低温度和出现在较短的奥氏体化时间。 

综上所述,GCrl5钢淬火后未溶碳化物在7%左右,残留奥氏体在9%左右(隐晶马氏体的平均含碳量在0.55%左右)为非常佳构造组成。并且,当原始构造中碳化物微细,分布匀称时,在靠得住地掌握上述水平的显微构造组成时,有益于获得高的概括力学性能,从而具备高的应用寿命。应该指出,具备微细弥散分布碳化物的原始构造,淬火加热保温时,未溶的微细碳化物集聚集长大,使其粗化。所以,对于具备这种的原始构造轴承零件淬火加热时间不宜过长,接纳快速加热奥氏体化淬火工艺,将可获得更高的概括力学性能。 

为了使轴承零件淬回火后表面残留较大的压应力,可在淬火加热时通入渗碳或渗氮的空气,进行短时间的表面渗碳或渗氮。因为这种钢淬火加热时奥氏体现实含碳量不高,远低于相图上示出的平均浓度,所以可以吸碳(或氮)。当奥氏体含有较高的碳或氮后,其Ms降低,淬火时表层较内层和心部后产生马氏体转变,产生了较大的残留压应力。GCrl5钢以渗碳空气和非渗碳空气加热淬火(均经低温回火)处分后,经接触委靡实验可以看出,表面渗碳的寿命比未渗碳的进步了1.5倍。其缘故即是渗碳的零件表面具备较大的残留压应力。

3 论断

影响高碳铬钢转动轴承零件应用寿命的主要质料成分及掌握程度为:

(1)钢在淬火前的原始构造中的碳化物要求微细,弥散。可接纳高温奥氏体化630℃,或420℃高温,也可行使锻轧余热快速退火工艺来实现。

(2)对于GCr15钢淬火后,要求获得平均含碳量为0.55%左右的隐晶马氏体,9%左右Ar和7%左右呈匀,圆状况的未溶碳化物的显微构造。可行使淬火加热温度和时间来掌握获得这种显微构造。

(3)零件淬火低温回火后要求表面残留有较大的压应力,这有助于委靡抗力的进步。可接纳在淬火加热时进行表面短时间渗碳或渗氮的处分工艺,使得表面残留有较大的压应力。

(4)制造轴承零件用钢,要求具备较高的纯净度,主要是削减O2,N2,P,氧化物和磷化物的含量。可接纳电渣重熔,真空冶炼等技术错失使质料含氧量≤15PPM为宜。http://www.zsdyzc.com


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