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中碳轴承钢的布局改进和功能晋升
中国轴承网 发布时间:2013/07/19
近期，俄罗斯专家G.S.Vodovozova和P.A.Zhdanov等人研讨了中碳轴承钢的布局和机械功能，并经过试验与ShKh15类轴承钢进行了比照剖析，得出了在硬度、均质性和晶粒巨细方面的定论，为中碳轴承钢的实践出产供给了理论依据。
安排不均匀成“瓶颈”
一般来说，轴承钢的功能需求是高硬度、杰出的弹性功能和抗疲惫性，特别是抗触摸疲惫失效性。关于高碳合金钢，当碳含量在0.95%~1.15%时可以满意上述需求；而碳含量为0.10%~0.20%的低碳轴承钢则一般需求进行碳氮共渗技术才干到达以上需求。轴承钢抗触摸疲惫失效的功能，首要取决于钢中非金属搀杂粗颗粒堆积、碳化物不均质性、晶体巨细的区别等要素。这些缺陷的归纳效果构成轴承钢在运用过程中微应力会集和过早脆裂(脱落、切断构成和龟裂等)。
当前广泛运用的ShKh15类轴承钢显现出来的显着缺陷即是由布局不均质性构成的。这是过共析化学构成的一个特色，即在高碳含量(0.95%~1.10%)下，由于碳和碳化物不均质性致使熔析的开展。为防止不均质性这种情况的发作或对这种情况进行改进，选用延伸时间的均质化退火是必要的。
经过增加适宜的合金元素，选用低碳含量可以到达钢种需求的硬度水平。众所周知，作为轴承钢，可运用低碳和中碳铬-镍、铬-锰和铬-硅-锰钢。这些钢没有高碳过共析钢的首要缺陷碳化物不均质性。
考虑到以上要素，需求开发供给节省能源和延伸轴承运用寿命的轴承钢出产技术。
显微安排细微均匀
近来研讨的钢种是创新式轴承钢，可以满意愈加细密的薄板部件，并使用愈加经济的资料来进步质量，削减出产周期而且具有和ShKh15钢相同或非常好的运用功能。川崎钢铁公司(日本)和NTN(日本)钢铁公司现已开发并投产了一类中碳轴承钢。这类中碳轴承钢的碳含量削减到0.75%~0.80%，使得在浇铸期间钢中去除了共晶成分碳化物的构成，而且无须选用分散退火。别的，在削减碳含量情况下的钢，技术上愈加有利于冲压和剪切。
为评估该钢种的化学成分、微观安排和机械功能，俄罗斯专家们在试验室条件下对一般轴承钢ShKh15钢和中碳轴承钢的抗开裂功能进行了不一样炉次的轧制试验和其他查验。
气体剖析的成果显现，只在第2炉次钢中发现氧含量上升，但整体氧含量在容许范围内，其他炉次钢中氧含量均契合GOST901技术规范(不超越0.0015%)。为研讨微观安排和微观安排，从试验炉次里选取了用于显微镜调查的试样。一起预备了直径为5毫米的圆柱状试样进行抗拉试验(依据GOST1497-84)；预备带V形坡口(依据GOST9454第二类)10毫米×10毫米×55毫米的试样用于静态曲折试验；采纳疲惫龟裂裂纹最大深度2毫米的试样进行开裂韧性试验(依据GOST9454第二类)。
中碳轴承钢的结尾热处理选用遍及承受的ShKh15类轴承钢规范：在840℃~845℃加热硬化，均热35分钟~40分钟后在M2M-16油中冷却，油温在30℃~60℃，随后在155℃下回火3.5小时。依据GOST9013(61.5HRC~62.5HRC)，结尾回火后的硬度为62HRC。热轧状况下低倍安排由不存在游离铁素体夹层的珠光体构成，晶粒巨细不低于7级(依据GOST5639)，没有粗的碳化物分出，低倍安排均匀细微，有利于钢的进一步精整加工。
为供给杰出的切削性和硬化前的预备，钢需求进行中心热处理，即在800℃~690℃下球化退火17小时，在退火状况下，球状珠光体的晶粒度级别为2，钢的试验炉次的低倍安排满意GOST801技术规范需求。纵向显微断面评估了显微安排的带状布局。钢试样从850℃硬化，然后再冷却，在150℃回火1小时，试验钢显微安排的带状布局不超越1级~2级，这些值彻底满意GOST801关于热轧钢ShKh15的技术规范需求。同一试样用来评估试验钢的残留碳化物网络，承认不超越3级，试验钢的布局愈加均匀。因而考虑到碳化物熔析指数和布局的不均质性，试验钢满意一切规范的技术规范需求而且显着超越ShKh15类轴承钢。
机械功能杰出
评估非金属搀杂物的试样挑选和试验按GOST1778-80制备。非金属搀杂物首要为碳化物和氧化物，简直不存在球状搀杂，硅酸盐有延性单项搀杂，显现有1.5级巨细，存在于第2炉次钢里，并由于氧化物搀杂污染而作废。在热轧状况下，试验室炉次钢选用碳氮共渗技术进行微合金化的硬度为35HRC~38HRC。为完成球状珠光体的退火，试验室炉次钢选用碳氮共渗进行微合金化的硬度为195HB~217HB，其值稍高于GOST801技术规范硬度的179HB~207HB。在新硬化状况下，所试验钢硬度为65HRC~67HRC。
回火对淬火钢硬度的影响显现，关于试验炉次钢在回火温度为160℃时简直没有下降淬火钢的硬度，即在65HRC的水平。
在硬化和轻度回火状况下钢的机械试验成果标明，一切的开裂事例都是由于脆性机理所造成的，开裂应力值和屈从强度值简直持平，他们是624~920N/mm2，关联延伸率和面积削减挨近零。开裂韧性试验试样标准为10毫米×10毫米55毫米，并进行会集折弯，试样先期要开尖利切断和疲惫裂纹。在硬化和150℃~180℃下回火后，对选用V和Nb微合金化的试样进行了试验。从安排状况和数据剖析标明，开裂韧性关于试验钢(中碳轴承钢)和ShKh15钢是类似的，回火温度从150℃升到180℃时没有下降钢的开裂韧性。
经过对试验钢化学成分、微观安排和微观安排的剖析，对硬度、机械功能和抗开裂功能的全部研讨得出，新式试验炉次的轴承钢的机械功能水平与ShKh15类轴承钢适当，64HRC~65HRC的硬度水平优于GOST801技术规范需求，试验炉次钢和ShKh15类轴承钢的开裂韧性值类似。而选用V和Nb微合金化的轴承钢满意了GOST801技术规范需求，试验钢愈加纯洁。一起，低倍安排碳化物不均质性低，不存在碳化物网格残留。因而，新式的微合金化中碳轴承钢具有比ShKh15类轴承钢愈加杰出的功能。
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