以抗疲劳性能提升为目标的高碳轴承钢质量改善

发布时间：2021-01-06 02:14

　　轴承钢制造企业不仅需要关注自身产品的检验质量,更需要关心产品在下游用户和终端用户的使用质量。疲劳寿命是轴承钢使用性能较为有效的评价指标。兴澄特钢的滚动接触疲劳（RCF）和旋转弯曲疲劳（RBF）试验结果显示,夹杂物是影响高碳轴承钢疲劳失效的主要因素,钢中夹杂物的尺寸增加和偏析引起的夹杂物在中心的偏聚,会加速轴承钢使用的疲劳失效。通过浇铸钢水过热度控制并与轻压下工艺相匹配,可以改善连铸钢中心缺陷,降低因中心缺陷遗传导致的钢材使用疲劳失效概率。通过改变中间包形状优化浇铸过程钢水的流动,减少了钢中对轴承钢疲劳破坏敏感性强的B类和DS类夹杂数量和全氧含量,也减少了夹杂物总数量,有利于提升轴承钢的疲劳寿命。通过改善轴承钢纯净度和成分均匀性提高轴承钢疲劳寿命,仍然是兴澄特钢今后很长时间内的主要工作方向。 

【文章来源】：中国冶金. 2020,30(09)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

影响轴承疲劳的材质方面影响因素评价

为了客观评价轴承钢的抗疲劳性能以及疲劳裂纹产生原因、疲劳失效与钢中缺陷类型和数量的对应关系,兴澄特钢持续对自产轴承钢进行滚动接触疲劳(RCF)试验,试验标准参照《滚动轴承零件接触疲劳试验方法》(JB/T 10510—2005),试验推力载荷选择4.5 GPa,转速选择2 040 r/min,试验结果如图2所示。对试验后的试样进行解剖,在显微镜下观察疲劳缺陷形貌,结合轴承钢样对应炉次的冶炼过程数据,分析产生缺陷的原因。随着工艺的进步,兴澄轴承钢材质质量提高使得其疲劳测试寿命持续提升,然而,对试样失效的原因分析后,仍能找出可以改善的方面。除了大量试验研究报道的常规的B类、DS类夹杂物会引起RCF失效外[8],一些较为异常的被认为发生概率低的疲劳案例也应该被关注和改善。

图3所示为2006年疲劳试验试样在2.6×106周失效后的表面形貌,电镜分析能谱显示皮下疲劳源处局部含MnS夹杂物产生的剥落导致了最终的表面剥落,轴承试样失效。调阅该炉次轴承钢生产记录,在转炉-精炼炉-RH真空炉-连铸工艺浇铸前钢水硫质量分数小于0.002%。在绝大多数炉次未发现明显MnS类夹杂物存在的情况下,结合连铸钢水凝固特性分析,认为该现象形成的最大可能是由于连铸偏析导致较低含量的硫在凝固终点偏聚,最终形成MnS类夹杂。调取该炉次留存棒材试样,解剖后在中心局部区域发现少量的含MnS的复合夹杂物(图4),进一步验证了上述推论。结合轴承加工工艺和使用条件,轴承钢材料的偏析不仅会导致材料局部力学性能的变化,还会导致热处理过程中材料异常变形,因此在炼钢连铸过程中需要加以改善。图4 棒材中心局部区域夹杂物及能谱图

【参考文献】：
期刊论文
[1]GCr15SiMn轴承钢中碳元素偏析与疏松的相关性[J]. 张涛,成国光,侯雨阳,王云鹏.  中国冶金. 2019(10)
[2]大方坯凸辊轻压下试验[J]. 区洪辉.  中国冶金. 2019(05)
[3]GCr15轴承钢连铸坯宏观碳偏析的基本规律[J]. 靳同红,孙红英,张瑞军,郑德亮.  中国冶金. 2008(07)
[4]多流连铸中间包内钢液流动特性的分析模型[J]. 郑淑国,朱苗勇.  金属学报. 2005(10)



本文编号：2959730