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国内铁路轴承等温淬火现状
3.1.材料
GCr15
GCr18Mo (SKF-24)
0.90~1.05%C、1.65~1.95%Cr、0.15~0.25%Mo、0.20~0.40%Mn
3.2.HT工艺
230~240℃×3.5h 100%BL 等温淬火
未采用BL+M原因:↑αk、防止套圈脆断
↑表层压应力 防止过盈装配崩裂
↓淬火变形 工艺简单(不回火)
3.3.设备
自动生产线 转底、推盘、输送带式
周期式 淬火冷却槽+等温槽+清洗槽
硝盐等温(50%KNO3+50%NaNo3+少量水)
清洗 60~80℃ 水
3.3.1.南京浦镇车辆厂 B等温淬火生产线
X1轴承套圈 GCr18Mo
奥地利 爱协林
同一工件 硬度 ≤1HRC
同一批工件 硬度 ≤2HRC
60~61.5HRC 235~240℃×5h HRC↓≤1
组织:BL+M
变形:涨大量稳定、椭圆变形↓
3.3.2.瓦房店轴承集团 B等温淬火生产线
NJP3226X轴承外圈 GCr18Mo
北京 爱协林 REDS270-CN 转底式
工艺流程:上料台上料→保护气氛转底炉加热
→淬火槽升降送料机械手→淬火平台→淬火槽淬火
→等温槽升降送料机械手→等温淬火槽→风冷却台风冷
→热水浸洗→漂洗→烘干机
→卸料台卸料
工艺曲线:
材料:GCr18Mo HRC60~60.5 金相组织 3级
3.3.3.宁波华海轴承 B等温淬火简易生产线
轴承:FC202870、6488240 轧机轴承
HRC59.5~61
变形:FC405819 椭圆度 0.06~0.20mm
径向涨大 0.55~0.70mm
高度涨大 0.15~0.20mm
M轴承
4.1.影响轴承寿命的因素及其控制
影响轴承寿命的材料因素
滚动轴承的早期失效形式,主要有:破裂、塑性变形、磨损、腐蚀、疲劳
在正常条件下主要是接触疲劳
主要内在影响因素:硬度、强度、韧性、耐磨性、抗蚀性、内应力状态(服役条件之外)
4.1.1. 淬火钢中的马氏体高碳铬钢原始组织:粒状珠光体
淬火+低温回火:淬火马氏体 M中含碳量,明显影响钢的力学性能
GCr15钢淬火M含碳量为0.5%~0.56% 可获得抗失效能力最强的综合力学性能。M:隐晶马氏体,测得的含碳量是平均含碳量。
4.1.2. 淬火钢中的残留奥氏体
高碳铬钢经正常淬火后,可含有8%~20%Ar(残留奥氏体)。
轴承零件中的Ar有利也有弊,Ar含量应适当。
Ar%↑ 硬度、接触疲劳寿命均随之而增加,
达到峰值后又随之而降低
Ar的有利作用必须是在Ar稳定状态之下,
如果自发转变为马氏体,将使钢的韧性急剧降低而脆化。
轴承受载较小时:Ar发生少量变形,既消减了应力峰,又使已变形的Ar加工强化和发生应力应变诱发马氏体相变而强化,Ar量增多对接触疲劳寿命的影响减小
轴承受载较大时:Ar较大的塑性变形与基体会局部产生应力集中而破裂,从而使寿命降低
4.1.3.淬火钢中的未溶碳化物淬火钢中未溶碳化物的数量、形貌、大小、分布
受钢的化学成分和淬火前原始组织的影响
受奥氏体化条件的影响。
承载时(特别是碳化物呈非球形)与基体引起应力集中而产生裂纹,从而会降低韧性和疲劳抗力。
淬火未溶碳化物
影响钢的性能
影响淬火马氏体的含碳量和Ar含量及分布,从而对钢的性能产生附加影响。
淬火未溶碳化物过多对钢的综合力学性能和失效抗力是有害的。
轴承钢淬火后有少量未溶碳化物是必要的 耐磨性 获得细晶粒隐晶马氏体
要求未溶碳化物少(数量少)、
小(尺寸小)、
匀(大小彼此相差很小,而且分布均匀)、
圆(每粒碳化物皆呈球形)。
适当降低轴承钢的含碳量是提高制件使用寿命的途径之一。4.1.4.淬火回火后的残留应力
轴承零件经淬火低温回火后,仍具有较大的内应力。
表面残留压应力的增大,疲劳强度随之增高(过大的残留应力可能引起零件的变形)
表面残留内应力为拉应力时,则使疲劳强度降低。
4.1.5.钢的杂质含量
杂质:非金属夹杂物 有害元素(酸溶)
如氧含量越高,氧化物夹杂物就越多
钢中杂质对力学性能和制件抗失效能力的影响与杂质的类型、性质、数量、大小及形状有关
通常都有降低韧性、塑性和疲劳寿命的作用对于在高应力下工作的轴承零件,必须降低制造用钢的含氧量
例外:钢中的MnS夹杂物
因形状呈椭球状
能够包裹危害较大的氧化物夹杂
对疲劳寿命降低影响较小甚至还可能有益。
4.2.影响轴承寿命的材料因素的控制
4.2.1. 淬火前钢的原始组织的控制
高温(1050℃)奥氏体化速冷至630℃等温正火获得伪共析细珠光体组织
冷至420℃等温处理,获得贝氏体组织。
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