發布日期:2021-01-27
軸承鋼内在質量的綜合标(biāo)志就是疲勞壽命,有學者提出觀點:降低氧含量仍未起到大幅度提高軸(zhóu)承鋼疲勞壽命的作用。其實隻有同時降低氧化(huà)物(wù)和(hé)硫化物含量,才能充分挖掘材質潛力,大幅度提高(gāo)軸承鋼的疲勞壽命。
為什(shí)麼降低氧(yǎng)含量不能提高軸承鋼疲勞壽命呢(ne)?在氧(yǎng)化物夾雜量降低以(yǐ)後,多餘的硫化(huà)物又成為影響(xiǎng)鋼材疲勞壽命的不利因素。隻有同時降低氧化物和硫化物含量,才能充分挖掘材質(zhì)潛力,大幅度提高軸承鋼的疲勞壽(shòu)命。
那哪些因素(sù)影響軸承鋼疲(pí)勞壽(shòu)命呢?分享如下:
1、氮(dàn)化物對疲勞壽命的影響
有的學者指出:鋼中增氮,氮化物的(de)體積分數卻下降,這是由于鋼中夾雜物的平均尺寸減少的緣故(gù),受(shòu)技術所限,還有相當數(shù)量(liàng)的小(xiǎo)于0.2in夾雜物顆粒未計算在内。恰(qià)恰是這些微小的(de)氮化物顆粒的存在狀态,對軸承鋼的疲勞壽命有着直接(jiē)影響。Ti是形成氮化物的最強元素之一,比重小,易上浮,還會有一部(bù)分Ti留在鋼中形成多棱角的夾雜物。這種夾雜物容易引起局部應力集(jí)中,産生疲勞裂紋,因(yīn)此要控制(zhì)此種夾雜物的(de)産生。
試(shì)驗(yàn)結果表明:鋼中氧含量降(jiàng)至20ppm以下,氮(dàn)含量有所提高,非金(jīn)屬夾雜物的大小、類型和分布狀态(tài)得到(dào)了改善,穩定(dìng)夾雜物有明顯的(de)降低。鋼中氮化物顆粒雖然增多,但其顆粒甚小,并于晶界或晶内呈(chéng)彌散狀态分布,成為有(yǒu)利因(yīn)素,使軸承鋼的強度和韌(rèn)性得到了良好配合,極大地增(zēng)加鋼的硬度、強度,特别是接觸疲勞壽命改善效果是客觀存在的。
2、氧化物對疲勞壽命的影響
鋼中氧含量是影響材質的重要因素,氧含量越低其純潔(jié)度越高,相對應的額定壽命就越(yuè)長。鋼(gāng)中氧含量和氧化物有着密切的關系,鋼液在凝(níng)固過程(chéng)中,鋁、鈣、矽等元素溶解的氧(yǎng)形成(chéng)氧化物。氧化物夾雜含量是氧(yǎng)的函數。随着氧含量的降低,氧化物(wù)夾雜将減少;氮含(hán)量和氧含量一樣,同樣和氮化物(wù)存在函數關系,但由于(yú)氧化物在鋼(gāng)材中分布的較分散,起着和碳化物同樣作用的支點作(zuò)用,所以對鋼材(cái)疲勞壽(shòu)命沒有起到破壞作用。
鋼由于氧化物(wù)的存在(zài),破(pò)壞了金屬基體的延(yán)續性,又由于氧化物的膨脹系數(shù)小(xiǎo)于軸承鋼基體膨脹系數,當(dāng)承受交(jiāo)變應力時,易于(yú)産生(shēng)應力(lì)集中,成(chéng)為金屬疲勞的發(fā)源地。應力(lì)集中多數産生在氧(yǎng)化物(wù)、點狀夾雜物和基(jī)體之間,當應力達到(dào)足夠大(dà)時,就産生裂紋,并迅速擴(kuò)展而破壞。夾雜物塑性越低,形狀越(yuè)尖棱,則應力集中也(yě)就越大。
3、硫化物對疲勞壽命的影響
鋼中硫含量幾乎全部以硫化物形(xíng)态存在。鋼中硫(liú)含量增高,則鋼中硫化物相應增高,但因硫化物能很好(hǎo)地包圍在(zài)氧化物周圍,減少了氧化物對疲勞壽命的影響,所以夾雜物的數量對疲(pí)勞壽命的影響并不是絕對的,與夾雜(zá)物的性質、大小和分布有關。個一定夾雜物越多,疲勞壽命就一定越低,必(bì)須綜合考慮其他影響因素。在軸承鋼中硫化物呈細小狀彌散分布,并且混入氧化(huà)物夾雜之中,即使采(cǎi)用金(jīn)相(xiàng)方法也難以辨認。試驗證實:在原(yuán)有工藝的基礎上,增加Al量對降低氧化物﹑硫化物起到積極的作用。這是因為(wéi)Ca具有相當(dāng)強的脫硫能力(lì)。夾雜物對強度影響甚微,而對鋼的韌性危害(hài)較大,其危害程(chéng)度又取決(jué)于鋼的強度。
GCr15鋼的斷裂過程,根(gēn)據斷口分析主(zhǔ)要為解理和準解理斷裂(liè)機制。著名(míng)專家肖紀美指出:鋼中夾(jiá)雜物是一種脆性相,體(tǐ)積分(fèn)數愈高(gāo),韌性愈低;夾雜物的尺寸愈大,韌性下降的愈快。對于(yú)解理斷裂的(de)韌性而言,夾雜物(wù)的(de)尺寸愈細小,夾雜物(wù)的間距愈小,則韌性不但不下(xià)降,反而提(tí)高,如果晶内脆性相排列較密,則可縮短位錯堆塞距離,不易發生解理斷裂,從而提高解理斷裂強度(dù)。有人專門做過試(shì)驗(yàn):A、B兩批鋼材屬于同一鋼種,但是各自所含夾雜物的情況不同。
經過熱處理,A、B兩批鋼材達到相同的抗(kàng)拉強度95 kg/mm',A、B鋼材的屈服強(qiáng)度是一樣的。在(zài)延伸率和面縮率方(fāng)面,B鋼材(cái)略低于A鋼材仍為合格。經疲勞試驗(旋(xuán)轉彎曲)後發現:A鋼材是長壽命材,疲勞極限高;B鋼材為短壽命(mìng)材,疲勞極限低。當鋼材試樣所受循環應力略高于A鋼材的疲勞極限時,B鋼材的壽命隻有A鋼材的(de)1/10。A、B鋼材中的夾雜物均為氧化(huà)物。從夾雜物總量上看,A鋼材(cái)的純淨度比B鋼材的純淨度更(gèng)差一些,但A鋼材的氧化物顆粒大小一緻,分布均(jun1)勻;B鋼材含有(yǒu)一些(xiē)大顆粒的夾雜物,分布也不均勻。這(zhè)充分說明肖紀美先生的觀點是正(zhèng)确的。
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