硫对轴承钢性能的影响——断裂韧度K_(IC)和接触疲劳性能

冶炼了五炉不同硫含量(在0.009—0.092wt.％范围内)的GCr15轴承钢,系统地研究了轴承钢中硫的作用及对接触疲劳性能和断裂韧度K_(IC)的影响规律。结果表明:随硫含量提高,钢基体中固溶的硫含量不变;硫含量为0.045wt.％的轴承钢接触疲劳性能最好;硫对轴承钢断裂韧度影响不显著。最后对硫的作用机理进行了探讨。同时,对现行标准中硫及硫化物控制提出了建议。     

轴承钢中夹杂物与接触疲劳裂纹萌生的关系

通过在国产JPM—1型接触疲劳试验机上对国产GCr15、瑞典SKF及美国SAE52100三种类似的轴承钢进行的接触疲劳试验,观察到许多接触疲劳微裂纹及引起裂纹萌生的夹杂物。利用金相显微镜、扫描电镜观察并测量萌生裂纹的夹杂物形状、尺寸、位置,并用图相分析仪测定出夹杂物尺寸分布,从而找出轴承钢中夹杂物与接触疲劳裂纹萌生之间的定量关系,为提高轴承钢冶金质量,完善夹杂物评级标准提供科学依据。     

轴承钢Ⅰ型疲劳裂纹扩展机理的研究

用三点弯曲试样测定了不同方法冶炼的轴承钢疲劳裂纹的扩展规律,研究了微观组织参数和晶界偏析对裂纹扩展的影响。结果表明晶粒和碳化物大小及晶界化学性质是疲劳裂纹扩展的主要控制因素。此外,运用位错偶极子理论讨论了轴承钢疲劳裂纹的扩展机理。     

复合组织对轴承钢的接触疲劳性能的影响

通过对不同下贝氏体含量的复相组织的轴承钢所进行的系统的接触疲劳试验研究,找出了贝氏体量与接触疲劳寿命之间的关系。提出以强韧性综合参量 K 值代表材料的强韧性,证明该参量与疲劳寿命中值、金相组织、硬度及断口形貌参数有良好的对应关系,可用于最佳组织设计。     

考虑材料微观结构的滚动接触疲劳寿命研究

轴承钢材料由许多细小晶粒组成,其力学性能在微观上表现为各向异性,会对滚动接触疲劳寿命产生显著影响.本研究从微观角度出发,以Voronoi多边形表征轴承钢晶粒结构,采用ABAQUS有限元软件建立考虑轴承钢晶体学属性的滚动接触疲劳寿命分析模型,对滚动接触应力及疲劳寿命进行预测分析.同时,将分析结果与基于各向同性材料假设的滚动接触模型结果进行对比,探究考虑晶体学属性的滚动接触疲劳寿命模型的特性,在此基础上,进一步分析晶粒大小分布对滚动接触疲劳寿命的影响规律.     

轴承钢连铸坯碳偏析的形成机理及影响因素

对高碳铬轴承钢连铸坯白亮带和中心碳偏析的形成机理及其影响因素进行了系统的分析研究,提出了改善偏析的措施。同时进行了连铸钢与模铸钢内在质量和疲劳性能的对比试验。结果表明,连铸轴承钢坯存在轻微的碳偏析,其材质的疲劳寿命达到了模铸钢的水平。     

中合金铬钼渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

为了研究化学热处理对大型轴承疲劳性能的影响规律,对中合金铬钼轴承钢进行离子渗氮处理和旋转弯曲疲劳(RBF)试验。以双真空熔炼(VIM+VAR)的中合金铬钼轴承钢作为实验材料,分析经调质处理(930℃+550℃)后的组织和经离子渗氮后的相组成,分析经过旋转弯曲疲劳试验后断口形貌及裂纹萌生机理,构建表面缺陷与疲劳断裂机理之间的关系。实验结果表明:实验钢经过调质处理后组织为回火索氏体,主要析出M2C型和M3C型碳化物;渗氮后渗氮层中化合物层主要由CrN和Fe4N(γ′相)组成,厚度约为16μm,其不利于基体的疲劳性能提升;实验钢渗氮后的RBF极限为947MPa,较未渗氮试样旋转弯曲疲劳极限提升19.4%;渗氮层中化合物层始裂及非金属夹杂物始裂为主要的两种起裂方式,化合物层和表层粗糙度对渗氮后实验钢的疲劳寿命影响较大。研究结果可为提高中合金铬钼轴承钢的疲劳性能提供实验及理论依据。     

轴承钢硬切削表面残余应力对滚动接触界面疲劳寿命的影响

为了预测轴承钢硬切削表面残余应力对滚动接触寿命的影响规律,基于高级非线性有限元分析软件MARC,建立了具有平面应变特征的二维滚动接触寿命预测模型,并在二维有限元模型的表面和次表面对应施加了轴承钢硬切削实验所测残余应力,模拟计算典型服役条件下的滚动接触应力;采用基于S N寿命理论的Miner法则,计算轴承钢滚动界面的疲劳接触寿命,分析了在不同摩擦系数、滚动接触频率和外加载荷工况下,硬切削残余压应力对疲劳寿命的影响.结果表明,硬切削残余压应力可使轴承钢的滚动接触疲劳寿命提高10％~30％.其中,载荷对滚动接触疲劳寿命影响最大,摩擦系数的影响最小.     

渗碳齿轮钢接触疲劳性能的研究

就五种国外渗碳齿轮钢和目前国内普遍使用的20CrMnTi渗碳齿轮钢,经渗碳热处理和强化喷九处理后,进行了接触疲劳快速法强度试验,以及显微硬度分布、残余应力、断口分析等较系统的试验研究。结果表明,除了SAE8620钢比20CrMnTi钢的接触疲劳强度极限低外,其它四种钢ZF_7、20MnCr5、SCM420H(脱气)、SCM420H与20CrMnTi钢相当;接触疲劳强度与其表面有效硬化层深度关系密切;喷丸处理后的试件,和冶炼时采用特殊脱气工艺(简称脱气)的钢材,其试验数据离散性小,接触疲劳强度高。     

中碳铬钨渗氮轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究

针对轴承钢失效形式主要为疲劳破坏的问题,对中碳铬钨渗氮轴承钢进行旋转弯曲疲劳（RBF）试验及分析。分析轴承钢经调质处理（880 ℃+540 ℃）后的组织,再经RBF试验后疲劳断口和渗氮处理的作用,还分析了非金属夹杂物对轴承钢RBF的影响,构建了非金属夹杂物深度和尺寸对中碳铬钨渗氮轴承钢RBF极限强度影响的模型。实验结果表明：试验钢调质处理后,组织为回火索氏体,主要析出M₆C型和M₂₃C₆型碳化物,力学性能优良,RBF极限强度达到729 MPa;疲劳源分为表面缺陷和内部非金属夹杂物,表面缺陷主要包括非金属夹杂物脱落形成的凹坑以及机加工留下的刀痕,非金属夹杂物主要为镁铝酸盐;轴承钢在NH₃渗氮气氛中560 ℃恒温保持25 h,渗氮层厚度达360 μm以上,渗氮工艺合适。研究结果对中碳铬钨渗氮轴承钢的发展及其疲劳性能的提高有一定的参考价值。     

激光表面合金化齿轮接触强度研究

以齿轮为研究对象，用辊子模拟方法，对４５＾＃钢制试件进行激光表面铬合金化，然后与４０Ｃｒ钢调质试件和４０Ｃｒ钢高频淬火试进行接触强度对比试验。结果表明：４５＾＃钢试件经铬合金化后，其接触疲劳寿命比４０Ｃｒ钢调质试提高１１．７７倍，而与４０Ｃｒ钢高频淬火试的接触疲劳寿命相当。用扫描电研究分析其显微结构及提高接触强度的机理。     

EFFECT OF SULFUR ON PROPERTIES OF BALL BEARING STEEL

5 heats of GCr15 bearing steel of different sulfur contents ranging from 0.009-0.092% (wt.)were smelted. The role of sulfur in bearing steel and its effect on contact fatigue properties andfracture toughness K_(IC)Were studied. It was shown that as the sulfur content increases the sulfur content dissolved in the steelsubstrate remains unchanged. The best contact fatigue property appears at the sulfur content of0.045% (wt.), and the influence of sulfur content on the fracture toughness of bearing steel is notobvious. Finally, the mechanism of the role of sulfur was investigated.     

接触形貌与组织的关系

在研究测试轧辊材料70Cr3Mo钢接触疲劳性能的基础上,应用SEM、TEM对接触疲劳坑的形貌、组织进行观察和分析。结果表明：不同的热处理方式所得的组织形态不同。共剥落坑形貌、裂纹的起裂和扩展机理也不上同,疲劳坑形貌特征与疲劳寿命相关。     

25Cr2MoV离子渗氮齿轮疲劳强度的试验

本文对２５Ｃｒ２ＭｏＶ离子渗氮齿轮所进行的齿面接触疲劳和轮齿弯曲疲劳试验研究，得出了这种齿轮疲劳寿命分布规律和疲劳强度分布规律的结论，并求得这种齿轮的Ｒ－Ｓ－Ｎ线簇方程以及各种可靠度下的齿轮接触疲劳极限应力值和轮齿弯曲疲劳极限应力值。     

微观组织对70Cr3Mo钢接触疲劳性能的影响

采用金相、ＳＥＭ、ＴＥＭ、ＸＲＤ等手段,研究了钢不同热处理条件下７０Ｃｒ３Ｍｏ的组织对接触疲劳性能的影响,,结果表明：７０Ｃｒ３Ｍｏ钢直接淬火＋回火条件下以孪晶马氏 主的组织的接触疲劳性能高于等温淬火＋回火条件下贝氏体的接触强度。     

铁素体量对42CrMo钢弯曲疲劳及多次冲击疲劳性能的影响

本文研究了42CrMo 钢未溶铁素体+回火索氏体双相组织中铁素体量对弯曲疲劳及多次冲击疲劳性能的影响.结果表明:随铁素体含量增加,其冲击疲劳、弯曲疲劳寿命升高,到最佳值(本试验条件下约为10%)后又有所降低.这一规律与铁素体量对接触疲劳性能的影响是一致的.     

渗碳层组织与接触疲劳性能的研究

根据光学显微镜、透射电镜观察和渗层萃取物X射线衍射谱以及硬度梯度分布,研究了 20CrMnTi 钢气体渗碳、气体碳氮共渗和离子渗碳后渗层的组织和接触疲劳寿命。结果表明;离子渗碳后具有相当数量的板条马氏体、弥散均匀分布的碳化物;铬锰元素固溶在固溶体中的量较多,无黑色组织并且具有陡的硬度梯度,从而导致接触疲劳寿命的明显提高。文章提出了铬锰元素向碳化物富集是产生黑色组织的重要因素的新观点。     

加载频率对高牌号无取向电工钢疲劳性能的影响

以一种高牌号无取向电工钢30WGP1600为研究对象,通过高周疲劳试验探讨加载频率对电工钢疲劳性能的影响,采用透射电镜观察不同加载频率下疲劳变形后试样的位错结构,进而分析加载频率对电工钢疲劳特性的影响机理。结果表明,30WGP1600电工钢的疲劳性能对加载频率比较敏感,加载频率从10Hz增至50Hz时,其疲劳寿命和疲劳极限得到提高;在10Hz下疲劳变形后,电工钢的位错结构主要是位错缠结和胞状结构,并有窄的驻留滑移带,在50Hz下疲劳变形后,在晶体中可观察到长的螺型位错线和较宽的驻留滑移带,这些位错结构的特殊作用导致了在较高加载频率下电工钢疲劳性能的改善。