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超高碳型轴承钢研究与开发
发布时间 : 2015-05-04 来源:  点击量:

项目介绍:

轴承是重要的机械基础件,它在很大程度上决定了装备的性能、寿命与可靠性等。随着社会的发展与进步,人们对它的寿命提出了越来越高的要求。经过几十年的发展,中国已经发展成为轴承钢的生产大国。产量已基本能满足国内市场的需求。但是国产轴承钢的质量与瑞典SKF、日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距。迫切要求提高其疲劳寿命。延长轴承钢寿命的尝试主要包括降低氧含量与提高钢的洁净度;表面改性处理;以及通过探索新的热处理工艺来提高轴承钢的疲劳寿命。然而通过以上方法获得的较长寿命并不总是能够满足要求的,特别是在高负载荷等严酷条件下使用时,更是如此,所以一直有需求开发一种具有更长使用寿命的钢材。

当钢的含碳量大于0.77%以后成为过共析钢,过共析钢在铸造态、退火态与正火态的正常组织为网状二次渗碳体与珠光体。渗碳体的硬度高,耐磨性好,增加渗碳体明显可以提高材料的硬度与耐磨性。但以网状形态存在是导致钢变脆的主要原因,为了减少脆性,避免较多的网状渗碳体,轴承钢的含碳量一般都小于1.0左右,高于此含碳量将导致后续锻造、轧制难以将大的网状渗碳体破碎,将使钢的性能变脆。为了破碎网状渗碳体,在轧制与锻造工艺中都增加了变形量同时降低变形温度,这样都增加了工艺成本,浪费了能源。本项目得到了一种无网状渗碳体的高碳钢,这个钢比较容易球化,经850C°加热15min,1C°/min冷却到750C°出炉后就得到了理想的球化组织,见图1。这将大大节省球化处理的时间,可以提高功效,节约能源。

该材料经840℃加热淬火,155±5℃回火,组织为马氏体和残余奥氏体加剩余碳化物,见图2。图3为对照GCr15经同样热处理后的组织,比较看出,本项目的组织明显比较细,残余奥氏体量也比较奥少,这些特征都十分有利于提高轴承钢的性能。

该材料和对照材料GCr15进行耐磨实验和接触疲劳实验,结果表明本发明的材料比典型的轴承钢GCr15有更高的耐磨性和更长的接触疲劳寿命。

该材料的成本与GCr15相当,热处理工艺也相同,所以不增加额外成本。