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精密轴承无缝管的显微组织和碳化物不均匀性

  • 作者:精密管
  • 发布时间:2020-09-09
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为了提升轴承的耐用度,不仅要尽量减少精密轴承无缝管中的非金属夹杂物,而且要严格控制钢的显微结构,尤其是要注意改善碳化物不均匀性。如果原始结构中存在碳化物不均匀性,随后的热处理一般也难以消除,而遗传给表面淬火结构。

精密轴承无缝管在应用情况的显微结构:大批量研究表明,轴承钢的触碰疲劳使用寿命与显微结构有密切关系。影响疲劳使用寿命的组织结构参量主要有马氏体、碳化物、残留奥氏体及晶粒度。

GCr15钢表面淬火马氏体为板条和片状混合型。众所周知:髙碳片状马氏体脆性大,表面淬火时易产生显微裂纹;而板条马氏体具有较好的强度和韧性综合,故增加板条马氏体数量,细化马氏体结构,有助于提升精密轴承无缝管的疲劳使用寿命。钢的强度主要决定于马氏体中的碳的含量。有人认为当碳为0.45%时轴承精密钢管的使用寿命最高,但在实标生产制造中,马氏体碳的含量为0.5%上下时,轴承的疲劳使用寿命最佳。

碳的含量低于0.45%,由于马氏体强度低,疲劳使用寿命不高;碳的含量高于0.5%,增加马氏体的脆性,使使用寿命降低。观察疲劳剥落附近的显微结构发现、裂纹通常沿着表面淬火结构的“黑白区”交界处扩展。由于“白区”碳浓度高,脆性大;而“黑区”碳浓度低,强度不足。因此,改善基体浓度均匀性,消除或减少“黑白区”结构,可以防止裂纹的扩展,从而提升轴承的疲劳使用寿命。

碳化物是GCr15精密钢管表面淬火结构中的关键构成相的一种。其数量、尺寸大小和分布对精密轴承无缝管的疲劳使用寿命和耐磨性能有关键的影响。碳化物在钢中起着双重的功效:一方面,细小均匀分布在基体上的碳化物,有助于提升钢的耐磨性能,加温时有防止奥氏体晶体成长的功效。

另方面,碳化物硬而脆,降低精密轴承无缝管的塑性和韧性,在碳化物和马氏体界面易引起应力集中,促使裂纹沿其界面扩展;粗大碳化物本身也易开裂,因此,轴承钢精密管的疲劳使用寿命随着碳化物数量的增多而降低。细化碳化物尺寸,使其圆正,大小匀称和分布均匀,则可以减少其有害的影响,而发挥有利的功效。在保持耐磨的条件下,将GCr15钢中残余碳化物量从7〜9%减少到3〜6%,可提升精密轴承无缝管的疲劳使用寿命。

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