高性能渗氮轴承钢渗层组织与疲劳及摩擦磨损性能研究

发布时间：2017-08-20 05:06

  本文关键词：高性能渗氮轴承钢渗层组织与疲劳及摩擦磨损性能研究

  更多相关文章： 轴承钢 渗氮 旋转弯曲疲劳 摩擦磨损

【摘要】：本文采用经真空感应冶炼的0.30-C-Cr-W高性能新型渗氮轴承钢作为实验材料,研究了各相变温度及对调质处理的作用,调质后基体的物理性能及对使用性能的影响,研究了从回火到渗氮后实验钢心部力学性能变化及强韧化机理,渗氮后渗层的组织结构及性能,渗氮后的旋转弯曲疲劳及断裂机理,渗氮后的摩擦磨损性能及减磨抗磨机理。实验钢的Ac3、Ac1、Ms、Mf温度分别为860℃、810℃、415℃、220℃,经过870℃淬火后可完全得到马氏体组织。调质态实验钢的弹性模量、热膨胀系数显示,实验钢具有良好的在力、热作用下保持尺寸稳定性的能力,磁学性能显示调质态实验钢具有较高的饱和磁感应强度和较低的矫顽力,属于软磁,易于去磁。渗氮后的实验钢其晶粒、位错、合金元素的固溶、第二相对屈服强度的贡献分别为221MPa、147MPa、251MPa、424MPa,其中第二相对屈服的贡献主要是细小弥散的M3C的作用。从调质到渗氮后,实验钢心部发生铁素体宽化和位错密度、合金元素固溶量的下降是塑韧性提高的主要原因;位错密度、合金元素的固溶量下降是硬度下降的主要原因。渗氮后的化合物层是纳米VN增强γ`-Fe4N组成的复合相,扩散层以NV和M3C增强,化合物层和扩散层相互镶嵌,结合良好。实验钢渗氮后的旋转弯曲疲劳的疲劳强度为850MPa,断裂方式为夹杂起裂和表面缺陷起裂。提高渗层的应力及组织均匀性可在850MPa的条件下,使寿命在104~106的基础上提高2~3个数量级;夹杂尺寸降低到20.75μm以下,可使寿命在106~107的基础上提高1~2个数量级。渗氮后渗层可有效的降低摩擦系数,对辊摩擦磨损表明:不管是否有润滑条件,渗层的存在可使摩擦系数降低28%~54%。渗层有利于储油,分散渗层间的滑动摩擦,降低卡咬合的作用。
【关键词】：轴承钢 渗氮 旋转弯曲疲劳 摩擦磨损
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG161;TG142.1
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-25
• 1.1 引言9-10
• 1.2 轴承钢简介10-12
• 1.3 渗氮技术在轴承钢中的应用12-18
• 1.3.1 渗氮技术概述12-17
• 1.3.2 轴承钢的氮化17-18
• 1.4 轴承钢的旋转弯曲疲劳18-21
• 1.4.1 轴承钢的旋转弯曲疲劳及影响因素18-20
• 1.4.2 旋转弯曲疲劳的破坏机理20-21
• 1.5 轴承钢的摩擦磨损21-22
• 1.5.1 摩擦磨损概述21-22
• 1.5.2 摩擦磨损类型及机理22
• 1.6 本文的研究内容及意义22-25
• 2 实验材料及方法25-31
• 2.1 实验材料25
• 2.2 实验方法25-31
• 2.2.1 材料的热处理25
• 2.2.2 基本物理参数测试25-26
• 2.2.3 真空离子渗氮26
• 2.2.4 力学性能测试26-27
• 2.2.5 旋转弯曲疲劳实验27-28
• 2.2.6 摩擦磨损实验28-29
• 2.2.7 材料微观组织结构分析29-31
• 3 渗氮轴承钢调质及渗氮后组织性能演变研究31-57
• 3.1 引言31-32
• 3.2 实验内容与实验方法32-33
• 3.3 实验结果与分析33-54
• 3.3.1 调质及渗氮后心部组织性能变化33-50
• 3.3.2 渗氮后渗层力学性能及组织结构研究50-54
• 3.4 本章小结54-57
• 4 表层渗氮后钢的高周疲劳性能57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 实验材料与实验方法57-58
• 4.3 实验结果与分析58-66
• 4.3.1 旋转弯曲疲劳性能58-59
• 4.3.2 断裂机理分析59-66
• 4.4 本章小结66-69
• 5 表层渗氮后钢的摩擦磨损性能69-83
• 5.1 引言69
• 5.2 实验内容与方法69-70
• 5.3 实验钢点接触滑动摩擦磨损70-78
• 5.3.1 摩擦性能70-72
• 5.3.2 磨损性能72-74
• 5.3.3 滑动磨损机理研究74-78
• 5.4 未渗氮和渗氮的实验钢对辊摩擦磨损性能78-81
• 5.5 本章小结81-83
• 6 结论83-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-93
• 附录 硕士研究生学习阶段发表论文93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨绿;周元康;李屹;朱湘宁;张勇杰;;纳米坡缕石润滑油添加剂对灰铸铁HT200摩擦磨损性能的影响[J];材料工程;2010年04期

2 何寿杰;欧阳吉庭;何锋;刘志强;;低气压氩气空心阴极放电自脉冲特性[J];高电压技术;2012年07期

3 侯智鹏;杨卯生;赵昆渝;白李国;;高温与应力耦合作用下Cr-Co-Mo-Ni齿轮轴承钢微观组织演变[J];钢铁;2014年04期

4 吕学飞,杨瑞成,林义民,徐洮,王凯旋;1Cr18Ni9Ti钢等离子渗氮中的黑层及边缘效应[J];金属热处理;2005年07期

5 张永健;惠卫军;项金钟;董瀚;翁宇庆;;晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响[J];金属学报;2009年07期

6 钟群鹏,赵子华,张峥;断口学的发展及微观断裂机理研究[J];机械强度;2005年03期

7 马贵成;离子氮化技术及应用[J];煤矿机械;2004年07期

8 林枫;丛兵兵;黄晓辉;;轴承常用材料概述[J];哈尔滨轴承;2005年02期

9 高仰之;刘英祺;;离子渗氮热处理技术及设备发展历程与展望[J];金属热处理;2014年01期

10 赵茂程,潘一凡,陆荣鉴;气体渗氮中的氮势控制[J];热加工工艺;2005年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王中一;等离子体源渗氮AISI316奥氏体不锈钢工艺研究[D];大连理工大学;2012年

2 王光宏;高性能渗氮钢的摩擦磨损特性研究[D];华南理工大学;2013年

3 王家玮;高性能渗氮轴承钢微观组织和磨损性能研究[D];西安建筑科技大学;2013年

，

本文编号：704717