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技術(shù)文章
影響軸承壽命的因素及其控制
閱讀：1465 發(fā)布時間：2010-8-30隨著夾雜物尺寸的增大，疲勞強(qiáng)度隨之而降低，而且鋼的抗拉強(qiáng)度越高，降低趨勢加大。鋼中含氧量增高（氧化物夾雜增多），彎曲疲勞和接觸疲勞壽命在高應(yīng)力作用下也隨之降低。因此，對于在高應(yīng)力下工作的軸承零件，降低制造用鋼的含氧量是必要的。一些研究表明，鋼中的MnS夾雜物，因形狀呈橢球狀,而且能夠包裹危害較大的氧化物夾雜,故其對疲勞壽命降低影響較小甚至還可能有益,故可從寬控制。
2 影響軸承壽命的材料因素的控制
為了使上述影響軸承壽命的材料因素處于*狀態(tài)，首先需要控制淬火前鋼的原始組織，可以采取的技術(shù)措施有：高溫（1050℃）奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲得偽共析細(xì)珠光體組織，或者冷至420℃等溫處理，獲得貝氏體組織。也可采用鍛軋余熱快速退火，獲得細(xì)粒狀珠光體組織，以保證鋼中的碳化物細(xì)小和均勻分布。這種狀態(tài)的原始組織在淬火加熱奧氏體化時，除了溶入奧氏體中的碳化物外，未溶碳化物將聚集成細(xì)粒狀。
當(dāng)鋼中的原始組織一定時，淬火馬氏體的含碳量（即淬火加熱后的奧氏體含碳量）、殘留奧氏體量和未溶碳化物量主要取決于淬火加熱溫度和保持時間，隨著淬火加熱溫度增高（時間一定），鋼中未溶碳化物數(shù)量減少（淬火馬氏體含碳量增高）、殘留奧氏體數(shù)量增多，硬度則先隨著淬火溫度的增高而增加，達(dá)到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當(dāng)淬火加熱溫度一定時，隨著奧氏體化時間的延長，未溶碳化物的數(shù)量減少，殘留奧氏體數(shù)量增多，硬度增高，時間較長時，這種趨勢減緩。當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小時，因碳化物易于溶入奧氏體，故使淬火后的硬度峰移向較低溫度和出現(xiàn)在較短的奧氏體化時間。
綜上所述，GCrl5鋼淬火后未溶碳化物在7％左右，殘留奧氏體在9％左右（隱晶馬氏體的平均含碳量在0．55％左右）為*組織組成。而且，當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小，分布均勻時，在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時，有利于獲得高的綜合力學(xué)性能，從而具有高的使用壽命。應(yīng)該指出，具有細(xì)小彌散分布碳化物的原始組織，淬火加熱保溫時，未溶的細(xì)小碳化物會聚集長大，使其粗化。因此，對于具有這種的原始組織軸承零件淬火加熱時間不宜過長，采用快速加熱奧氏體化淬火工藝，將可獲得更高的綜合力學(xué)性能。
為了使軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應(yīng)力，可在淬火加熱時通入滲碳或滲氮的氣氛，進(jìn)行短時間的表面滲碳或滲氮。由于這種鋼淬火加熱時奧氏體實際含碳量不高，遠(yuǎn)低于相圖上示出的平衡濃度，因此可以吸碳（或氮）。當(dāng)奧氏體含有較高的碳或氮后，其Ms降低，淬火時表層較內(nèi)層和心部后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，產(chǎn)生了較大的殘留壓應(yīng)力。GCrl5鋼以滲碳?xì)夥蘸头菨B碳?xì)夥占訜岽慊穑ň?jīng)低溫回火）處理后,經(jīng)接觸疲勞試驗可以看出，表面滲碳的壽命比未滲碳的提高了1.5倍。其原因就是滲碳的零件表面具有較大的殘留壓應(yīng)力。
3 結(jié)論
影響高碳鉻鋼滾動軸承零件使用壽命的主要材料因素及控制程度為：
（1）鋼在淬火前的原始組織中的碳化物要求細(xì)小、彌散。可采用高溫奧氏體化630℃、或420℃高溫,也可利用鍛軋余熱快速退火工藝來實現(xiàn)。
（2）對于GCr15鋼淬火后，要求獲得平均含碳量為0.55％左右的隱晶馬氏體、9％左右Ar和7％左右呈勻、圓狀態(tài)的未溶碳化物的顯微組織。可利用淬火加熱溫度和時間來控制得到這種顯微組織。
（3）零件淬火低溫回火后要求表面殘留有較大的壓應(yīng)力，這有助于疲勞抗力的提高?？刹捎迷诖慊鸺訜釙r進(jìn)行表面短時間滲碳或滲氮的處理工藝，使得表面殘留有較大的壓應(yīng)力。
（4）制造軸承零件用鋼，要求具有較高的純凈度，主要是減少O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量?？刹捎秒娫厝?，真空冶煉等技術(shù)措施使材料含氧量≤15PPM為宜。
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