為了使上述影響進(jìn)口軸承壽命的材料因素處于最佳狀態(tài),首先需要控制淬火前鋼的原始組織,可以采取的技術(shù)措施有:高溫(1050℃)奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲得偽共析細(xì)珠光體組織,或者冷至420℃等溫處理,獲得貝氏體組織。也可采用鍛軋余熱快速退火,獲得細(xì)粒狀珠光體組織,以保證鋼中的碳化物細(xì)小和均勻分布。這種狀態(tài)的原始組織在淬火加熱奧氏體化時(shí),除了溶入奧氏體中的碳化物外,未溶碳化物將聚集成細(xì)粒狀。
當(dāng)鋼中的原始組織一定時(shí),淬火馬氏體的含碳量(即淬火加熱后的奧氏體含碳量)、殘留奧氏體量和未溶碳化物量主要取決于淬火加熱溫度和保持時(shí)間,隨著淬火加熱溫度增高(時(shí)間一定),鋼中未溶碳化物數(shù)量減少(淬火馬氏體含碳量增高)、殘留奧氏體數(shù)量增多,硬度則先隨著淬火溫度的增高而增加,達(dá)到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當(dāng)淬火加熱溫度一定時(shí),隨著奧氏體化時(shí)間的延長(zhǎng),未溶碳化物的數(shù)量減少,殘留奧氏體數(shù)量增多,硬度增高,時(shí)間較長(zhǎng)時(shí),這種趨勢(shì)減緩。當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小時(shí),因碳化物易于溶入奧氏體,故使淬火后的硬度峰移向較低溫度和出現(xiàn)在較短的奧氏體化時(shí)間。
綜上所述,GCrl5鋼淬火后未溶碳化物在7%左右,殘留奧氏體在9%左右(隱晶馬氏體的平均含碳量在0.55%左右)為最佳組織組成。而且,當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小,分布均勻時(shí),在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時(shí),有利于獲得高的綜合力學(xué)性能,從而具有高的使用壽命。應(yīng)該指出,具有細(xì)小彌散分布碳化物的原始組織,淬火加熱保溫時(shí),未溶的細(xì)小碳化物會(huì)聚集長(zhǎng)大,使其粗化。因此,對(duì)于具有這種的原始組織進(jìn)口軸承零件淬火加熱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),采用快速加熱奧氏體化淬火工藝,將可獲得更高的綜合力學(xué)性能。
為了使進(jìn)口軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應(yīng)力,可在淬火加熱時(shí)通入滲碳或滲氮的氣氛,進(jìn)行短時(shí)間的表面滲碳或滲氮。由于這種鋼淬火加熱時(shí)奧氏體實(shí)際含碳量不高,遠(yuǎn)低于相圖上示出的平衡濃度,因此可以吸碳(或氮)。當(dāng)奧氏體含有較高的碳或氮后,其Ms降低,淬火時(shí)表層較內(nèi)層和心部后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,產(chǎn)生了較大的殘留壓應(yīng)力。GCrl5鋼以滲碳?xì)夥蘸头菨B碳?xì)夥占訜岽慊?均經(jīng)低溫回火)處理后,經(jīng)接觸疲勞試驗(yàn)可以看出,表面滲碳的壽命比未滲碳的提高了1.5倍。其原因就是滲碳的零件表面具有較大的殘留壓應(yīng)力。
影響高碳鉻鋼滾動(dòng)進(jìn)口軸承零件使用壽命的主要材料因素及控制程度為:
(1)鋼在淬火前的原始組織中的碳化物要求細(xì)小、彌散??刹捎酶邷貖W氏體化630℃、或420℃高溫,也可利用鍛軋余熱快速退火工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(2)對(duì)于GCr15鋼淬火后,要求獲得平均含碳量為0.55%左右的隱晶馬氏體、9%左右Ar和7%左右呈勻、圓狀態(tài)的未溶碳化物的顯微組織。可利用淬火加熱溫度和時(shí)間來(lái)控制得到這種顯微組織。
(3)零件淬火低溫回火后要求表面殘留有較大的壓應(yīng)力,這有助于疲勞抗力的提高??刹捎迷诖慊鸺訜釙r(shí)進(jìn)行表面短時(shí)間滲碳或滲氮的處理工藝,使得表面殘留有較大的壓應(yīng)力。
(4)制造進(jìn)口軸承零件用鋼,要求具有較高的純凈度,主要是減少O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量??刹捎秒娫厝郏婵找睙挼燃夹g(shù)措施使材料含氧量≤15PPM為宜。