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中碳軸承鋼的布局改進和功能晉升
中國軸承網 發布時間: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械功能，并經過試驗與ShKh15類軸承鋼進行了比照剖析，得出了在硬度、均質性和晶粒巨細方面的定論，為中碳軸承鋼的實踐出產供給了理論依據。
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。關于高碳合金鋼，當碳含量在0.95%~1.15%時可以滿意上述需求；而碳含量為0.10%~0.20%的低碳軸承鋼則一般需求進行碳氮共滲技術才干到達以上需求。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、碳化物不均質性、晶體巨細的區別等要素。這些缺陷的歸納效果構成軸承鋼在運用過程中微應力會集和過早脆裂(脫落、切斷構成和龜裂等)。
當前廣泛運用的ShKh15類軸承鋼顯現出來的顯著缺陷即是由布局不均質性構成的。這是過共析化學構成的一個特色，即在高碳含量(0.95%~1.10%)下，由于碳和碳化物不均質性致使熔析的開展。為防止不均質性這種情況的發作或對這種情況進行改進，選用延伸時間的均質化退火是必要的。
經過增加適宜的合金元素，選用低碳含量可以到達鋼種需求的硬度水平。眾所周知，作為軸承鋼，可運用低碳和中碳鉻-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性。
考慮到以上要素，需求開發供給節省能源和延伸軸承運用壽命的軸承鋼出產技術。
顯微安排細微均勻
近來研討的鋼種是創新式軸承鋼，可以滿意愈加細密的薄板部件，并使用愈加經濟的資料來進步質量，削減出產周期而且具有和ShKh15鋼相同或非常好的運用功能。川崎鋼鐵公司(日本)和NTN(日本)鋼鐵公司現已開發并投產了一類中碳軸承鋼。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，技術上愈加有利于沖壓和剪切。
為評估該鋼種的化學成分、微觀安排和機械功能，俄羅斯專家們在試驗室條件下對一般軸承鋼ShKh15鋼和中碳軸承鋼的抗開裂功能進行了不一樣爐次的軋制試驗和其他查驗。
氣體剖析的成果顯現，只在第2爐次鋼中發現氧含量上升，但整體氧含量在容許范圍內，其他爐次鋼中氧含量均契合GOST901技術規范(不超越0.0015%)。為研討微觀安排和微觀安排，從試驗爐次里選取了用于顯微鏡調查的試樣。一起預備了直徑為5毫米的圓柱狀試樣進行抗拉試驗(依據GOST1497-84)；預備帶V形坡口(依據GOST9454第二類)10毫米×10毫米×55毫米的試樣用于靜態曲折試驗；采納疲憊龜裂裂紋最大深度2毫米的試樣進行開裂韌性試驗(依據GOST9454第二類)。
中碳軸承鋼的結尾熱處理選用遍及承受的ShKh15類軸承鋼規范：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。依據GOST9013(61.5HRC~62.5HRC)，結尾回火后的硬度為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成，晶粒巨細不低于7級(依據GOST5639)，沒有粗的碳化物分出，低倍安排均勻細微，有利于鋼的進一步精整加工。
為供給杰出的切削性和硬化前的預備，鋼需求進行中心熱處理，即在800℃~690℃下球化退火17小時，在退火狀況下，球狀珠光體的晶粒度級別為2，鋼的試驗爐次的低倍安排滿意GOST801技術規范需求。縱向顯微斷面評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，試驗鋼顯微安排的帶狀布局不超越1級~2級，這些值徹底滿意GOST801關于熱軋鋼ShKh15的技術規范需求。同一試樣用來評估試驗鋼的殘留碳化物網絡，承認不超越3級，試驗鋼的布局愈加均勻。因而考慮到碳化物熔析指數和布局的不均質性，試驗鋼滿意一切規范的技術規范需求而且顯著超越ShKh15類軸承鋼。
機械功能杰出
評估非金屬攙雜物的試樣挑選和試驗按GOST1778-80制備。非金屬攙雜物首要為碳化物和氧化物，簡直不存在球狀攙雜，硅酸鹽有延性單項攙雜，顯現有1.5級巨細，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，試驗室爐次鋼選用碳氮共滲技術進行微合金化的硬度為35HRC~38HRC。為完成球狀珠光體的退火，試驗室爐次鋼選用碳氮共滲進行微合金化的硬度為195HB~217HB，其值稍高于GOST801技術規范硬度的179HB~207HB。在新硬化狀況下，所試驗鋼硬度為65HRC~67HRC。
回火對淬火鋼硬度的影響顯現，關于試驗爐次鋼在回火溫度為160℃時簡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械試驗成果標明，一切的開裂事例都是由于脆性機理所造成的，開裂應力值和屈從強度值簡直持平，他們是624~920N/mm2，關聯延伸率和面積削減挨近零。開裂韌性試驗試樣標準為10毫米×10毫米55毫米，并進行會集折彎，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，對選用V和Nb微合金化的試樣進行了試驗。從安排狀況和數據剖析標明，開裂韌性關于試驗鋼(中碳軸承鋼)和ShKh15鋼是類似的，回火溫度從150℃升到180℃時沒有下降鋼的開裂韌性。
經過對試驗鋼化學成分、微觀安排和微觀安排的剖析，對硬度、機械功能和抗開裂功能的全部研討得出，新式試驗爐次的軸承鋼的機械功能水平與ShKh15類軸承鋼適當，64HRC~65HRC的硬度水平優于GOST801技術規范需求，試驗爐次鋼和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技術規范需求，試驗鋼愈加純潔。一起，低倍安排碳化物不均質性低，不存在碳化物網格殘留。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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