碳、铬含量对不锈轴承钢组织和接触疲劳性能的影响

发布时间：2020-04-07 14:17

【摘要】： 近些年,不锈轴承钢在航天、航空和计算机等高新技术领域中的应用越来越广泛,因此其不仅需要耐腐蚀性能,而且还要求具有较高的寿命、高精度和低噪音。目前使用的不锈轴承钢9Cr18,由于在钢中存在大块共晶碳化物,不能满足使用要求。国内外纷纷研制新型不锈轴承钢来取代9Cr18。 经过查阅国内外相关文献,制定了4种不同碳、铬含量的不锈轴承钢。首先通过热处理工艺参数优化试验,并研究其基本力学性能变化,为制定合理的热处理工艺参数提供依据;其次,通过金相显微镜、扫描、透射电镜等现代测试技术进行显微结构和碳化物观察;最后进行了轴承钢的接触疲劳性能试验,探索碳、铬含量对接触疲劳寿命影响规律,并探讨接触疲劳破坏成因和机理。得到如下结论: (1)通过热处理工艺参数试验得出,淬火温度在1050℃～1100℃时所制定的4种不锈轴承钢的洛氏硬度能达到58HRC以上,均能满足轴承所需要的硬度。碳含量为0.6%,铬含量为14%时,硬度最高。 (2)淬火温度在1050℃热处理条件下,4种不锈轴承钢基体为隐晶马氏体+未溶碳化物+残留奥氏体。通过透射电镜分析,基体亚结构为板条马氏体和孪晶马氏体所组成。 (3)淬-回火以后,碳化物数量随着碳、铬含量明显变化。当碳含量0.78%,铬含量14.82%以下时,碳化物呈小球状,颗粒半径为1.0μm左右,均匀弥散分布。随着碳,铬含量继续升高,钢中产生大量的块状碳化物,其直径在6～12μm。通过扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)的观察分析,在1050℃淬火热处理制度下,碳化物基本结构是M_(23)C_6。 (4)接触疲劳寿命试验结果表明,1、2、3和4号钢的额定寿命L_(10)分别为0.90×10~7、1.70×10~7、1.09×10~7和0.36×10~7。1、2、3号钢额定寿命L_(10)和中值寿命L_(50)分别是4号钢的2.50倍、4.72倍和3.03倍。2号钢(0.67%C,13.58%Cr)在1-4号钢中的额定寿命L_(10)和中值寿命L_(50)和可靠性最佳,其额定寿命L_(10)和中值寿命L_(50)分别是4号钢(9Cr18)的4.72倍和2.71倍。 (5)对接触疲劳破坏机理进行了探讨,发现接触疲劳破坏同时存在次表面和表面破坏机理。以往的对轴承接触疲劳性能的研究主要集中在硫化物,氧化物的夹杂影响方面,而本研究新发现碳化物的形态和分布也是接触疲劳性能的重要影响因素之一。
【图文】：

料局部超过其屈服强度，引起塑性微观应变。当“飞蝴蝶”组织产生的时候，微裂纹便出现在“飞蝴蝶”翅膀的边缘，继续扩展，最后达到钢的表面，引起崩裂。在长期接触应力作用下，在表层和近表层内还会产生形变带，如图1.6[5’]。在变形带周围常有长条碳化物存在，这与变形带中碳的过剩有关。在长条碳化物长大过程中，，越来越多的碳从变形带扩散到碳化物中，直到变形带中的碳浓度降低到平衡状态或者循环负荷终止为止。研究表明，疲劳剥落产生之前，发生微塑性变形，形成变形带，其长度大于30卿的表面变形带，即是微裂纹产生的地方。

4.3.2.3SEM和EDAX的碳化物观察和分析为了更深入的对碳化物进行分析，对1一4钢的试样进行了扫描电镜分析，结果见图4.6。从图4.6可以看出，不同碳含量的碳化物的大小有很大的差异，碳含量为0.67%的2”试样的碳比物最大直径为0.5林m，而碳含量为1.00%的4”试样的碳化物最大直径为4卜m，并且碳化物普遍较大。能谱分析的结果可以确定，2”a处小碳化物为M23C6，4“b处大碳化物为M7C3。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.71

【共引文献】

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本文编号：2618010