影響軸承壽命的材料因素的控制

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30 Sep 2014

常州海山軸承有限公司,公司始創于1995年,位于美麗富饒的中國軸承制造之城——常州。毗鄰常州市奔牛機場、京滬高鐵常州北站、滬寧高鐵常州站、滬寧高速中段、沿江高速枕邊。是一個以機械事業為主,實現多元化的經濟實體。公司占地面積12000多平方米,現有職工280人,固定資產5000萬元人民幣。成立近20年來,堅持一業為主、多業并舉、全面發展的經營方針,成功地走出一條自籌資金、自主經營、自負盈虧、自我發展之路。本公司是專業生產第四大類滾針軸承,廣泛用于紡織機械,印刷機械,煙草機械,工程機械,縫紉機械,包裝機械,電動工具,汽摩,辦公設備,洗衣機,礦山機械等領域。

    為了使上述影響軸承壽命的材料因素處于最佳狀態,首先需要控制淬火前鋼的原始組織,可以采取的技術措施有:高溫(1050℃)奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲得偽共析細珠光體組織,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,獲得細粒狀珠光體組織,以保證鋼中的碳化物細小和均勻分布。這種狀態的原始組織在淬火加熱奧氏體化時,除了溶入奧氏體中的碳化物外,未溶碳化物將聚集成細粒狀。
    當鋼中的原始組織一定時,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間,隨著淬火加熱溫度增高(時間一定),鋼中未溶碳化物數量減少(淬火馬氏體含碳量增高)、殘留奧氏體數量增多,硬度則先隨著淬火溫度的增高而增加,達到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當淬火加熱溫度一定時,隨著奧氏體化時間的延長,未溶碳化物的數量減少,殘留奧氏體數量增多,硬度增高,時間較長時,這種趨勢減緩。當原始組織中碳化物細小時,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在較短的奧氏體化時間。
    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,當原始組織中碳化物細小,分布均勻時,在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時,有利于獲得高的綜合力學性能,從而具有高的使用壽命。應該指出,具有細小彌散分布碳化物的原始組織,淬火加熱保溫時,未溶的細小碳化物會聚集長大,使其粗化。因此,對于具有這種的原始組織軸承零件淬火加熱時間不宜過長,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性能。
    為了使軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應力,可在淬火加熱時通入滲碳或滲氮的氣氛,進行短時間的表面滲碳或滲氮。由于這種鋼淬火加熱時奧氏體實際含碳量不高,遠低于相圖上示出的平衡濃度,因此可以吸碳(或氮)。當奧氏體含有較高的碳或氮后,其Ms降低,淬火時表層較內層和心部后發生馬氏體轉變,產生了較大的殘留壓應力。GCrl5鋼以滲碳氣氛和非滲碳氣氛加熱淬火(均經低溫回火)處理后,經接觸疲勞試驗可以看出,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力。
    影響高碳鉻鋼滾動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小、彌散。可采用高溫奧氏體化630℃、或420℃高溫,也可利用鍛軋余熱快速退火工藝來實現。
    (2)對于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、圓狀態的未溶碳化物的顯微組織。可利用淬火加熱溫度和時間來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力,這有助于疲勞抗力的提高。可采用在淬火加熱時進行表面短時間滲碳或滲氮的處理工藝,使得表面殘留有較大的壓應力。
    (4)制造軸承零件用鋼,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。可采用電渣重熔,真空冶煉等技術措施使材料含氧量≤15PPM為宜。

公司始終堅持以人為本的原則,注重吸收和培養技術人才和管理人才,積累了雄厚的智力資本建立了完善的現代企業管理制度,按照“發展多元化、經營規模化、管理現代化、服務規范化”的要求,逐步形成以機械事業為主線、資本高效運營、資源優化配置的投資管理中心。
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