影响高碳铬钢滚动轴承零件使用寿命的主要材料因素及控制

当钢中的原始组织一定时，淬火马氏体的含碳量（即淬火加热后的奥氏体含碳量）、残留奥氏体量和未溶碳化物量主要取决于淬火加热温度和保持时间，随着淬火加热温度增高（时间一定），钢中未溶碳化物数量减少（淬火马氏体含碳量增高）、残留奥氏体数量增多，硬度则先随着淬火温度的增高而增加，达到峰值后又随着温度的升高而降低。当淬火加热温度一定时，随着奥氏体化时间的延长，未溶碳化物的数量减少，残留奥氏体数量增多，硬度增高，时间较长时，这种趋势减缓。当原始组织中碳化物细小时，因碳化物易于溶入奥氏体，故使淬火后的硬度峰移向较低温度和出现在较短的奥氏体化时间。

 综上所述，GCrl5钢淬火后未溶碳化物在7％左右，残留奥氏体在9％左右（隐晶马氏体的平均含碳量在0．55％左右）为最佳组织组成。而且，当原始组织中碳化物细小，分布均匀时，在可靠地控制上述水平的显微组织组成时，有利于获得高的综合力学性能，从而具有高的使用寿命。应该指出，具有细小弥散分布碳化物的原始组织，淬火加热保温时，未溶的细小碳化物会聚集长大，使其粗化。因此，对于具有这种的原始组织轴承零件淬火加热时间不宜过长，采用快速加热奥氏体化淬火工艺，将可获得更高的综合力学性能。

    为了使轴承零件淬回火后表面残留较大的压应力，可在淬火加热时通入渗碳或渗氮的气氛，进行短时间的表面渗碳或渗氮。由于这种钢淬火加热时奥氏体实际含碳量不高，远低于相图上示出的平衡浓度，因此可以吸碳（或氮）。当奥氏体含有较高的碳或氮后，其Ms降低，淬火时表层较内层和心部后发生马氏体转变，产生了较大的残留压应力。GCrl5钢以渗碳气氛和非渗碳气氛加热淬火(均经低温回火)处理后,经接触疲劳试验可以看出，表面渗碳的寿命比未渗碳的提高了1.5倍。其原因就是渗碳的零件表面具有较大的残留压应力。

    结论

    影响高碳铬钢滚动轴承零件使用寿命的主要材料因素及控制程度为：

    （1）钢在淬火前的原始组织中的碳化物要求细小、弥散。可采用高温奥氏体化630℃、或420℃高温,也可利用锻轧余热快速退火工艺来实现。

    （2）对于GCr15钢淬火后，要求获得平均含碳量为0.55％左右的隐晶马氏体、9％左右Ar和7％左右呈匀、圆状态的未溶碳化物的显微组织。可利用淬火加热温度和时间来控制得到这种显微组织。

    （3）零件淬火低温回火后要求表面残留有较大的压应力，这有助于疲劳抗力的提高。可采用在淬火加热时进行表面短时间渗碳或渗氮的处理工艺，使得表面残留有较大的压应力。

    （4）制造轴承零件用钢，要求具有较高的纯净度，主要是减少O2、N2、P、氧化物和磷化物的含量。可采用电渣重熔，真空冶炼等技术措施使材料含氧量≤15PPM为宜。

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