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马氏体中碳浓度对精密轴承无缝钢管性能的影响

精密轴承无缝钢管经淬火热处理回火正确处理后,其结构大概包含质量分数为80%的热处理回火马氏体。对精密轴承无缝钢管中马氏体影响最大的元素是碳。研究结果表明,当马氏体中的C=0.2%~0.6%时,随着C的质量分数的增大,轴承用精密钢管硬度急剧升高;当马氏体中C=0.6%时,硬度缓慢上升。

而塑性指标(如断面收缩率和延伸率)则随着马氏体中碳的质量分数的增大而下降。试验证明,当马氏体中C>0.4%~0.5%时,抗拉强度、屈服极限、压碎负荷和接触疲劳寿命均达到最大值,其他性能指标却幵始急剧下降。这个结果对于制定精密轴承无缝钢管的热处理工艺具有很大的指导意义。

工程上精密轴承无缝钢管的热处理回火温度为(850±10)℃,此时马氏体中C=0.5%~0.6%。为了将马氏体中碳的质量分数降到0.4%~0.5%的范围内,应采用降低热处理回火温度的方法。目前认为,精密轴承无缝钢管的热处理回火温度为840℃较为合适,热处理回火后能得到隐晶马氏体和细针状马氏体及质量分数为10%左右的残余奥氏体,并且在其上分布着未溶解的碳化物,它能确保精密轴承无缝钢管得到不错的材料力学性能。

碳化物对精密轴承无缝钢管的影响

为了提高轴承的疲劳寿命,通常认为,精密轴承无缝钢管热处理回火前的原始结构状态是决定热处理回火后得到良好结构状态的关键因素。即正常热处理回火温度范围内能得到良好的热处理回火结构,经热处理回火后,可获得最佳的材料力学性能,即强度高、塑性韧性好、接触疲劳寿命可提高1.5〜2.5倍。

为了得到碳化物呈粒状且分布均匀的球化结构,不仅要严格控制精密轴承钢管球化退火工艺,还应严格控制退火前的原始结构,否则无法得到优良的热处理回火结构,因为粗大的块状碳化物无法通过球化退火及淬火工艺来消除。在精密轴承无缝钢管中可能出现三种碳化物分布不均匀的缺陷,即碳化物网状组织、碳化物带条状结构和碳化物液析。

精密轴承无缝钢管中的网状碳化物是在轧制或锻造后的冷却过程中形成的,网状碳化物急剧地降低钢的强度和韧性。锻造比轧制容易消除网状碳化物,因为锻造过程中可使网状碳化物破碎。

精密轴承无缝钢管中一旦出现了网状碳化物,通常采用先正火处理再球化退火正确处理的方法,以消除网状碳化物。采用正火方法消除网状碳化物又会带来新的问题,如轴承钢精密管中碳化物粒度不均匀,降低球化退火的质量。所以,在锻造或轧制后,避免网状碳化物的出现是很重要的。

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