稀土对高碳铬轴承钢夹杂物-组织-性能的影响机理研究
发布时间：2021-04-23 14:54
由于综合性能良好、生产工艺简单以及价格低廉等优点,高碳铬轴承钢广泛应用于精密机床、轨道交通、矿山机械等领域的轴承制造。鉴于轴承服役时严苛的工作条件和长寿命要求,高碳铬轴承钢的性能优化,尤其是其冶金质量的改善,一直是材料领域持续研究的重点方向。过去几十年间钢铁行业冶炼技术的进步显著改善了高碳铬轴承钢的冶金质量,钢液洁净度和非金属夹杂物得到了有效的优化控制,但持续提高的轴承疲劳寿命需求与轴承钢冶金质量提升遭遇瓶颈之间的矛盾也日趋突出。稀土元素理论上具有净化钢液、改善夹杂物和微合金化的作用,然而以往稀土处理的高碳铬轴承钢总会出现性能波动和水口结瘤的问题。考虑到稀土原材料中夹杂物对冶金质量的可能影响,研究高纯稀土金属在高洁净轴承钢中的作用,对于分析稀土在钢中的作用机理和研制长寿命稀土轴承钢具有重要的指导意义。针对轴承服役时可能的失效形式和轴承钢的质量要求,本文系统研究了高纯稀土金属对高碳铬轴承钢中夹杂物、组织、冲击韧性和疲劳性能的影响机制。论文的主要研究内容和结论包括:分析了不同稀土含量轴承钢中的夹杂物,讨论了稀土变质轴承钢中夹杂物的行为和夹杂物类型的演化序列。结果表明,稀土元素能够变质高碳铬...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 高碳铬轴承钢概述
1.2.1 轴承失效形式
1.2.2 轴承钢质量要求
1.3 高碳铬轴承钢质量控制技术
1.3.1 夹杂物控制技术
1.3.2 碳化物控制技术
1.3.3 显微组织改善技术
1.4 稀土元素在钢中的作用
1.4.1 稀土对钢中夹杂物的影响
1.4.2 稀土对钢中显微组织的影响
1.4.3 稀土处理钢的力学性能
1.5 选题背景与主要研究内容
第2章 稀土对高碳铬轴承钢中夹杂物的影响
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.2.1 高碳铬轴承钢的制备
2.2.2 化学成分分析
2.2.3 夹杂物表征与分析
2.3 稀土对低S/O轴承钢中夹杂物的影响
2.3.1 稀土一次性加入时对夹杂物的影响
2.3.2 稀土分批次加入时对夹杂物的影响
2.4 稀土对高S/O轴承钢中夹杂物的影响
2.4.1 稀土不完全变质夹杂物
2.4.2 稀土完全变质夹杂物
2.4.3 稀土对夹杂物尺寸、含量和数量的影响
2.5 本章小结
第3章 稀土对高碳铬轴承钢组织和冲击性能的影响
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.3 稀土对轴承钢中夹杂物和组织的影响
3.3.1 稀土对夹杂物的影响
3.3.2 稀土对组织的影响
3.3.3 稀土对晶粒尺寸的影响
3.4 不同稀土含量轴承钢的冲击性能
3.5 稀土对轴承钢冲击性能的影响机制
3.5.1 长条状MnS对无稀土轴承钢冲击性能的影响
3.5.2 稀土对轴承钢冲击性能的影响机制
3.5.3 不同类型轴承钢试样的冲击实验模型
3.6 本章小结
第4章 稀土对高碳铬轴承钢疲劳性能的影响
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.3 稀土对轴承钢组织和力学性能的影响
4.3.1 不同稀土含量轴承钢的组织、强度和硬度
4.3.2 稀土对轴承钢疲劳性能的影响
4.4 疲劳试样断口的夹杂物分析
4.4.1 不同稀土含量轴承钢的疲劳裂纹萌生模式
4.4.2 稀土对轴承钢中夹杂物的影响
4.5 疲劳裂纹萌生和扩展
4.5.1 裂纹萌生寿命
4.5.2 裂纹扩展寿命
4.5.3 裂纹萌生和扩展模型
4.6 轴承钢疲劳极限的优化评估
4.7 本章小结
第5章 轴承钢的超高周疲劳行为及稀土元素作用机制研究
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.3 稀土对轴承钢超高周疲劳寿命的影响
5.4 疲劳试样断口分析
5.4.1 横向断口分析
5.4.2 纵向断口分析
5.5 不同形态夹杂物下的裂纹萌生和扩展
5.5.1 颗粒状夹杂物引发的裂纹萌生和扩展
5.5.2 条带状夹杂物引发的裂纹萌生和扩展
5.5.3 裂纹萌生和扩展模型
5.6 超高周疲劳范畴内的有效夹杂物尺寸
5.6.1 有效夹杂物尺寸的评估
5.6.2 稀土对轴承钢疲劳性能的影响机制
5.7 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Ce对253MA耐热钢凝固组织及夹杂物的影响[J]. 杨礼林,齐建波,赵莉萍,贾永杰. 金属热处理. 2020(01)
[2]高碱度精炼渣对GCr15轴承钢夹杂物特性的影响研究[J]. 王彦杰,付国强,李卓. 河北冶金. 2018(12)
[3]轴承钢中D类夹杂物的形成与控制[J]. 李明,王新成,段加恒,杨文,成功,王磊,杨利伟,张立峰. 工程科学学报. 2018(S1)
[4]冶金工艺对GCr15高周旋转弯曲疲劳性能的影响[J]. 史智越,徐海峰,许达,俞峰,曹文全. 钢铁. 2018(11)
[5]镁对GCr15轴承钢中液析碳化物的影响[J]. 常立忠,高岗,施晓芳,郑福舟,陈佳顺. 过程工程学报. 2019(02)
[6]低碱度渣冶炼304不锈钢脱硫热力学和工业试验[J]. 韩少伟,郭靖,陈兴润,郭汉杰,段生朝. 钢铁. 2018(06)
[7]高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能[J]. 车晓健,杨卯生,唐海燕,李建新,庞学东,孙勇. 钢铁. 2018(05)
[8]稀土元素处理钢的研究进展及应用前景[J]. 龙琼,伍玉娇,凌敏,钟云波. 炼钢. 2018(01)
[9]稀土Ce对船用双相不锈钢S32550夹杂物的影响[J]. 张江涛. 河南工程学院学报(自然科学版). 2017(04)
[10]GCr15轴承钢热处理过程中碳化物的析出与演变行为[J]. 马超,罗海文. 材料工程. 2017(06)
博士论文
[1]稀土对C-Mn钢中针状铁素体形成的影响[D]. 宋明明.北京科技大学 2016
[2]高碳铬轴承钢中碳化物演变及贝氏体相变行为[D]. 李辉.北京科技大学 2015
[3]轴承钢热轧组织控制机理与超快速冷却研究[D]. 孙艳坤.东北大学 2009
[4]连铸轴承钢氧含量和夹杂物控制研究[D]. 龚伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]稀土对结构钢Q345B组织和性能的影响[D]. 尚卿.内蒙古科技大学 2019
[2]GCr15轴承钢的组织演变及网状碳化物的控制研究[D]. 宁玉亮.江苏大学 2019
[3]稀土—镁处理改善GCr15轴承钢夹杂物及液析碳化物规律研究[D]. 郑福舟.安徽工业大学 2018
[4]控轧控冷对GCr15轴承钢网状碳化物的影响[D]. 孙强.大连理工大学 2016
[5]稀土对X80管线钢拉伸性能与组织变化的研究[D]. 龚佳禾.内蒙古科技大学 2015
[6]微量Ce对65Mn显微组织和力学性能的影响[D]. 杨佳林.太原理工大学 2015
[7]轴承钢穿水冷却工艺优化研究[D]. 任洪敏.安徽工业大学 2014
[8]轴承钢棒线材控轧控冷工艺研究[D]. 池武.上海交通大学 2009
[9]改善轴承钢碳化物不均匀性的工艺研究[D]. 许洪波.东北大学 2008
[10]轧辊钢脱氧及夹杂物控制技术研究[D]. 马清泉.东北大学 2008
本文编号：3155531
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：153 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 高碳铬轴承钢概述
1.2.1 轴承失效形式
1.2.2 轴承钢质量要求
1.3 高碳铬轴承钢质量控制技术
1.3.1 夹杂物控制技术
1.3.2 碳化物控制技术
1.3.3 显微组织改善技术
1.4 稀土元素在钢中的作用
1.4.1 稀土对钢中夹杂物的影响
1.4.2 稀土对钢中显微组织的影响
1.4.3 稀土处理钢的力学性能
1.5 选题背景与主要研究内容
第2章 稀土对高碳铬轴承钢中夹杂物的影响
2.1 引言
2.2 实验材料与方法
2.2.1 高碳铬轴承钢的制备
2.2.2 化学成分分析
2.2.3 夹杂物表征与分析
2.3 稀土对低S/O轴承钢中夹杂物的影响
2.3.1 稀土一次性加入时对夹杂物的影响
2.3.2 稀土分批次加入时对夹杂物的影响
2.4 稀土对高S/O轴承钢中夹杂物的影响
2.4.1 稀土不完全变质夹杂物
2.4.2 稀土完全变质夹杂物
2.4.3 稀土对夹杂物尺寸、含量和数量的影响
2.5 本章小结
第3章 稀土对高碳铬轴承钢组织和冲击性能的影响
3.1 引言
3.2 实验材料与方法
3.3 稀土对轴承钢中夹杂物和组织的影响
3.3.1 稀土对夹杂物的影响
3.3.2 稀土对组织的影响
3.3.3 稀土对晶粒尺寸的影响
3.4 不同稀土含量轴承钢的冲击性能
3.5 稀土对轴承钢冲击性能的影响机制
3.5.1 长条状MnS对无稀土轴承钢冲击性能的影响
3.5.2 稀土对轴承钢冲击性能的影响机制
3.5.3 不同类型轴承钢试样的冲击实验模型
3.6 本章小结
第4章 稀土对高碳铬轴承钢疲劳性能的影响
4.1 引言
4.2 实验材料与方法
4.3 稀土对轴承钢组织和力学性能的影响
4.3.1 不同稀土含量轴承钢的组织、强度和硬度
4.3.2 稀土对轴承钢疲劳性能的影响
4.4 疲劳试样断口的夹杂物分析
4.4.1 不同稀土含量轴承钢的疲劳裂纹萌生模式
4.4.2 稀土对轴承钢中夹杂物的影响
4.5 疲劳裂纹萌生和扩展
4.5.1 裂纹萌生寿命
4.5.2 裂纹扩展寿命
4.5.3 裂纹萌生和扩展模型
4.6 轴承钢疲劳极限的优化评估
4.7 本章小结
第5章 轴承钢的超高周疲劳行为及稀土元素作用机制研究
5.1 引言
5.2 实验材料与方法
5.3 稀土对轴承钢超高周疲劳寿命的影响
5.4 疲劳试样断口分析
5.4.1 横向断口分析
5.4.2 纵向断口分析
5.5 不同形态夹杂物下的裂纹萌生和扩展
5.5.1 颗粒状夹杂物引发的裂纹萌生和扩展
5.5.2 条带状夹杂物引发的裂纹萌生和扩展
5.5.3 裂纹萌生和扩展模型
5.6 超高周疲劳范畴内的有效夹杂物尺寸
5.6.1 有效夹杂物尺寸的评估
5.6.2 稀土对轴承钢疲劳性能的影响机制
5.7 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土Ce对253MA耐热钢凝固组织及夹杂物的影响[J]. 杨礼林,齐建波,赵莉萍,贾永杰. 金属热处理. 2020(01)
[2]高碱度精炼渣对GCr15轴承钢夹杂物特性的影响研究[J]. 王彦杰,付国强,李卓. 河北冶金. 2018(12)
[3]轴承钢中D类夹杂物的形成与控制[J]. 李明,王新成,段加恒,杨文,成功,王磊,杨利伟,张立峰. 工程科学学报. 2018(S1)
[4]冶金工艺对GCr15高周旋转弯曲疲劳性能的影响[J]. 史智越,徐海峰,许达,俞峰,曹文全. 钢铁. 2018(11)
[5]镁对GCr15轴承钢中液析碳化物的影响[J]. 常立忠,高岗,施晓芳,郑福舟,陈佳顺. 过程工程学报. 2019(02)
[6]低碱度渣冶炼304不锈钢脱硫热力学和工业试验[J]. 韩少伟,郭靖,陈兴润,郭汉杰,段生朝. 钢铁. 2018(06)
[7]高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能[J]. 车晓健,杨卯生,唐海燕,李建新,庞学东,孙勇. 钢铁. 2018(05)
[8]稀土元素处理钢的研究进展及应用前景[J]. 龙琼,伍玉娇,凌敏,钟云波. 炼钢. 2018(01)
[9]稀土Ce对船用双相不锈钢S32550夹杂物的影响[J]. 张江涛. 河南工程学院学报(自然科学版). 2017(04)
[10]GCr15轴承钢热处理过程中碳化物的析出与演变行为[J]. 马超,罗海文. 材料工程. 2017(06)
博士论文
[1]稀土对C-Mn钢中针状铁素体形成的影响[D]. 宋明明.北京科技大学 2016
[2]高碳铬轴承钢中碳化物演变及贝氏体相变行为[D]. 李辉.北京科技大学 2015
[3]轴承钢热轧组织控制机理与超快速冷却研究[D]. 孙艳坤.东北大学 2009
[4]连铸轴承钢氧含量和夹杂物控制研究[D]. 龚伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]稀土对结构钢Q345B组织和性能的影响[D]. 尚卿.内蒙古科技大学 2019
[2]GCr15轴承钢的组织演变及网状碳化物的控制研究[D]. 宁玉亮.江苏大学 2019
[3]稀土—镁处理改善GCr15轴承钢夹杂物及液析碳化物规律研究[D]. 郑福舟.安徽工业大学 2018
[4]控轧控冷对GCr15轴承钢网状碳化物的影响[D]. 孙强.大连理工大学 2016
[5]稀土对X80管线钢拉伸性能与组织变化的研究[D]. 龚佳禾.内蒙古科技大学 2015
[6]微量Ce对65Mn显微组织和力学性能的影响[D]. 杨佳林.太原理工大学 2015
[7]轴承钢穿水冷却工艺优化研究[D]. 任洪敏.安徽工业大学 2014
[8]轴承钢棒线材控轧控冷工艺研究[D]. 池武.上海交通大学 2009
[9]改善轴承钢碳化物不均匀性的工艺研究[D]. 许洪波.东北大学 2008
[10]轧辊钢脱氧及夹杂物控制技术研究[D]. 马清泉.东北大学 2008
本文编号：3155531
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3155531.html
