N+注入提高 GCr15钢抗接触疲劳性能研究

采用离子注入技术对GCr15轴承钢进行氮离子注入,用JP-52接触疲劳试验机考察了氮离子注入后GCr15钢的抗接触疲劳性能;用SEM、TEM、AES、XPS等现代测试技术考察了改性层的相组成及改性机理.结果表明,离子注入引起注入层显微硬度提高,表面残留压应力增大,表面粗糙度降低,以及注入层形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε-Fe2-3N等,使材料的抗接触疲劳性能大大提高.通过正交实验发现,氮离子注入对GCr15钢抗接触疲劳性能的改善程度与注入能量、注入剂量不成正比,而是有一最佳值,在本实验条件下最佳注入参数为注入能量100keV、注入剂量4×1017ions/cm2.     

GCr15轴承钢接触疲劳寿命与硫含量及接触应力的关系

用两种硫含量分别为0.016％和0.005％的GCr15轴承铜,在3835、4305和4904Mpa三种接触应力条件下测定接触疲劳寿命。结果表明,当接触应力大时,“低硫钢”寿命高;应力小时,“高硫钢”寿命高。还发现硫化物和氧化物的大小及数量在两种不同硫含量钢中的分布存在互补关系,是造成上述现象的主要原因。     

控锻控冷工艺对GCr15轴承钢力学性能的影响

探究不同控锻控冷热处理工艺对GCr15钢力学性能的影响,测试了它的回火稳定性、冲击性能、滚动接触疲劳寿命。结果表明,采用控锻控冷工艺可提高试样的抗回火稳定性,冲击性能提高50%以上,接触疲劳寿命提高40%以上。     

N^＋注入提高GCr15钢抗接触疲劳性能研究

采用离子注入技术对GCr15轴承钢进行氮离子注入 ,用JP 5 2接触疲劳试验机考察了氮离子注入后GCr15钢的抗接触疲劳性能 ;用SEM、TEM、AES、XPS等现代测试技术考察了改性层的相组成及改性机理。结果表明 ,离子注入引起注入层显微硬度提高 ,表面残留压应力增大 ,表面粗糙度降低 ,以及注入层形成了大量细小弥散分布的硬质析出相ε Fe2 3 N等 ,使材料的抗接触疲劳性能大大提高。通过正交实验发现 ,氮离子注入对GCr15钢抗接触疲劳性能的改善程度与注入能量、注入剂量不成正比 ,而是有一最佳值 ,在本实验条件下最佳注入参数为 :注入能量 10 0keV、注入剂量 4× 10 1 7ions cm2 。     

服役工况及喷丸强化对航空齿轮钢接触疲劳性能的影响

目的 针对不同服役工况和表面处理下航空齿轮钢接触疲劳性能不明确的问题,探究不同工况参数及喷丸强化对AISI 9310航空齿轮钢接触疲劳性能的影响。方法 基于双圆盘滚动接触疲劳试验台,对AISI 9310航空齿轮钢圆盘滚子试件在2种接触应力、3种滑差率的服役工况,以及渗碳磨削、喷丸强化2种工艺下开展滚动接触疲劳性能研究。使用白光干涉仪、X射线衍射应力仪和显微硬度仪对喷丸强化前后的表面形貌、残余应力和显微硬度进行表征,探究喷丸处理后的表面完整性与滚动接触疲劳性能之间的规律。结果 当接触应力由2.5 GPa增至3.0 GPa时,AISI 9310试件的滚动接触疲劳寿命降低了64.7%;当滑差率由10%增至20%、30%时,试件的滚动接触疲劳寿命分别下降了18.9%和42.8%,同时寿命分散性有所降低。此外,研究发现喷丸强化使试件表面残余压应力提升了104.3%,并形成了残余压应力层,表面显微硬度提升了4.8%,同时使试件的沟壑状刀痕转变为凹凸不平的弹坑,表面性状宽高比提升至0.931 0,更有利于润滑油的储存,从而使得试件的滚动接触疲劳寿命提升了87.8%。结论 获取了不同接触应力、滑差率和...     

高强韧性奥氏体—贝氏体双相钢接触疲劳特性研究

考察了具有奥氏体—贝氏体组织的新型低合金超高强度钢的组织结构及力学性能与接触疲劳性能的关系,提出了获得高接触疲劳性能要求的组织、性能合理匹配。结果表现:具有奥—贝组织的低合金超高强度钢(HRC50～52)的接触疲劳寿命是经碳、氮共渗处理的20CrMnTi和SCM420H钢(HRC 58～62)的2～4倍。     

高合金表面硬化轴承钢的滚动接触疲劳行为研究

目的 探究高合金表面硬化轴承钢的滚动接触疲劳失效机理,以提高钢的疲劳寿命.方法 在球棒滚动接触疲劳试验机上进行滚动接触疲劳试验,测试试验钢的疲劳寿命,其中,滚动体为GCr15钢,钢棒为高合金表面硬化轴承钢.采用显微硬度仪、光学显微镜、扫描电子显微镜和Thermo-Calc热力学计算软件等,分析了失效钢棒的渗碳层深度、碳化物类型、碳化物分布,研究钢棒表面磨损行为和滚动接触疲劳的失效类型、裂纹起裂原因、裂纹扩展机理.结果 试验钢棒经表面渗碳处理后,渗碳层深度达到1.6 mm,表面硬度最高为827HV.渗碳层碳化物为M23C6、M7C3、M6C,其中,M23C6主要分布在渗碳层晶界上,M7C3和M6C主要分布在晶体内部.试验钢棒在5 GPa接触应力下循环1.02×109周次后,其滚道深度为9.3μm,压入量为0.093％.球棒润滑状态为部分膜弹流润滑,随着疲劳周次的增加,表面磨损加剧,磨损类型为疲劳磨损.循环2.76×108周次后,钢棒发生剥落失效,失效类型为渗碳层碳化物引起的表面起裂失效和次表面剪切应力引起的次表面起裂失效.在剥落坑下部,发现白蚀区(white etching area,WEA),WEA的硬度为684HV,比基体的硬度升高了25.4％.在WEA内,与滚动方向呈一定角度的小裂纹汇聚形成主裂纹,主裂纹穿过渗碳层,终止于距表面1.5 mm处.在距表面560μm处,发现宽度为610μm的黑蚀区(dark etching regions,DER),DER的硬度为612HV,比基体的硬度降低了10.5％.结论 控制渗碳层的碳化物尺寸和形状,可以进一步提高高合金表面硬化轴承钢滚动接触疲劳寿命.     

一种超高碳钢的连续冷却转变

在Formastor-FⅡ型全自动相变测定记录仪上,利用膨胀法测定超高碳钢UHCS-6Al的膨胀曲线,结合金相-硬度法,获得了其连续冷却转变(CCT)曲线,并对不同冷速下的组织、硬度进行了研究。结果表明:超高碳钢UHCS-6Al的奥氏体转变温度范围为650~820℃,比GCr15钢奥氏体转变温度明显提高;其马氏体转变临界冷却速度为0.81℃/s,而UHCS-6Al钢的Ms点温度比GCr15钢低。UHCS-6Al钢可获得高硬的马氏体组织,并且其密度比GCr15钢轻9%,是一种良好的轴承钢备选材料。     

喷丸对25CrNi2MoV钢滚动接触疲劳性能的影响

目的提高25CrNi2MoV钢的滚动接触疲劳性能。方法对25CrNi2MoV钢进行表面喷丸处理,并采用3D形貌仪、光学显微镜、显微硬度仪、X射线应力分析仪与滚动接触疲劳试验机等仪器,对试样表面形貌、表面显微组织、显微硬度、表面残余压应力与滚动接触疲劳性能等进行测试分析。结果与未处理试样相比,经喷丸处理后,试样表面形貌由磨削加工槽型向酒窝状的弹坑转变,表面粗糙度增大,表面显微硬度由503HV0.2增大到577HV0.2,增加了14.7%,表面残余压应力由-90.0 MPa增大到-758.0 MPa。当喷丸强度为0.445 mmA时,试样具有最好的滚动接触疲劳寿命,其额定寿命(L10)、中值寿命(L50)、特征寿命(L63.2)分别为4.973×10^6次、6.578×10^6次和6.945×10^6次,分别是未处理试样对应寿命的11.1倍、7.3倍和7.0倍,试样滚动接触疲劳失效形式主要为疲劳剥落。当喷丸强度为0.596 mmA时,试样表面出现微裂纹,导致滚动接触疲劳寿命降低,此时试样疲劳失效形式主要为点蚀与疲劳剥落。未处理试样疲劳失效形式主要为分层。结论喷丸处理能细化试样表层晶粒组织,增大试样表面粗糙度、表面硬度与表面残余压应力。合适强度的喷丸处理可以抑制试样表面与次表面裂纹的萌生与扩展,显著提高滚动接触疲劳性能。     

论轴承疲劳寿命最佳的GCr15钢奥氏体化温度

本文结合试验结果阐明了奥氏体化温度对GCr15钢淬火组织(马氏体相的形貌、含碳量及残留奥氏体等),强韧性和轴承接触疲劳寿命的影响;最后得出能获得含碳量小于5％的板条马氏体,残留奥氏体约10％的830℃奥氏体化温度为最佳选择的结论。     

轴承钢的进展

一、引言 人们对SKF滚动轴承的寿命和性能的要求越来越高,这就要求相应提高轴承钢的质量及其处理工艺。套图及滚动体的钢在服役的循环滚动过程中承受极高的应力,为承受这些应力,轴承钢必须非常洁净并尽可能减少材料缺陷。热处理后钢的强度和硬度要足以承受静负荷并能抵抗滚动接触疲劳破坏,但同时也要有一定的韧性,     

限制淬透性轴承钢GCr4的研究

介绍了限制淬透性轴承钢GCr4的研究概况,包括钢的化学成分、物理性能、热加工工艺性能、整体感应加热-表面淬火工艺、力学性能和接触疲劳寿命等,并与GCr15钢作了对比。目前,国内外已普遍采用GCr4钢制作铁路车辆轴承内圈。     

新型22Cr-15Ni奥氏体耐热钢高温低周疲劳行为

22Cr15Ni3.5CuNbN新型奥氏体耐热钢是为620 ~ 650 ℃的超(超)临界电站锅炉管道制造而研发的新型奥氏体耐热钢,其高温性能的优劣对机组的安全可靠运行具有重要意义. 文中通过22Cr15Ni3.5CuNbN钢在650 ℃下的低周疲劳试验,研究了其在不同应变幅条件下的应力?应变关系及疲劳寿命. 通过对断口形貌的分析研究了其断裂机理. 结果表明,22Cr15Ni3.5CuNbN钢在高温下表现出明显的循环硬化行为,且没有明显的应力饱和现象出现. 其硬化行为与材料内部位错密度的增加有关. 采用基于塑性应变能密度对其疲劳寿命进行了预测,取得了良好的预测效果. 疲劳断口可以分为3个区域:裂纹源区、裂纹扩展区以及瞬断区. 在较高的应变幅条件下,在断口处可观察到多个裂纹源. 多个裂纹源的形成和二次裂纹的产生是导致其疲劳寿命下降的重要原因.     

GCr15钢的等通道转角挤压组织细化

对GCr15钢的等通道转角挤压(ECAE)工艺及对晶粒的细化效果进行了实验研究.在温度为950℃、挤压速率为25 mm/s条件下,对该合金进行了等通道转角挤压.高温条件下,利用等通道转角技术实现了大块材GCr15钢材料的晶粒细化.研究发现,在热加工条件下,GCr15钢的原始粗大晶粒经一次挤压后均可以得到显著细化,但细化不均匀,仍有少量粗大晶粒存在.     

Nb微合金化对渗碳齿轮钢组织演变及接触疲劳性能的影响

目的 研究Nb微合金化后渗碳层和基体的显微组织变化规律,及Nb微合金化对接触疲劳性能的影响,以实现齿轮的接触疲劳长寿命.方法 利用真空渗碳炉将Nb微合金化及未Nb微合金化齿轮用钢18CrNiMo7-6进行渗碳热处理,采用滚动接触疲劳试验机进行接触疲劳试验,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显...     

提高GCr15钢制冷冲模使用寿命的探讨

对GCr15钢制冷冲模采用双细化处理后,细化了晶粒和碳化物,增加了位错马氏体的数量,同时也增加了残余奥氏体量,有效地提高了GCr15钢的强韧性,从而提高GCr15钢制冷冲模的寿命。     

42CrMo钢亚温淬火未溶铁素体含量对接触疲劳性能的影响

本文研究了42CrMo钢经亚温淬火后未溶铁素体含量对接触疲劳性能的影响。试验结果表明,M+F双相组织的接触疲劳寿命比单一M组织的疲劳寿命高,接触疲劳寿命随未溶铁素体含量的增加而相应提高,在本试验条件下,当铁素体含量约为10%时,接触疲劳寿命为最佳。     

GCr15钢组织超细化及其力学性能的研究

本文对GCr15钢采用快速加热循环淬火法实现了奥氏体晶粒的超细化。超细化工艺为830℃加热油淬,循环2～3次,晶粒度达15级以上,超细化处理后的力学性能与常规热处理相比,强度提高、冲击韧性和多冲寿命显著提高。     

提高GCr15钢轴承寿命的热处理途径

轴承钢的显微组织,直接关系到轴承钢的内在质量。采用不同的热处理工艺可以控制其显微组织。本文介绍了马氏体含碳量及残余奥氏体量对 Gcr15钢接触疲劳寿命的影响、碳化物细化对提高寿命的作用及奥氏体的晶粒细化和均匀性对 GCr15钢质量的重要性。并介绍了残余奥氏体稳定化处理的途径。对提高 GCr15钢轴承寿命的热处理工艺提出了建议。     

表面形貌对滚动接触疲劳寿命的影响

基于国内外研究现状,以滚动轴承为研究对象,将滚子与滚道等效为点接触模型,研究了干摩擦条件下,表面形貌对滚动接触疲劳寿命的影响。建立了Zeretsky寿命模型,分析了表面均方根值、峰度及偏度、纹理特性对次表面应力分布和滚动接触疲劳寿命的影响。结果表明:均方根值增加,次表面高应力区将靠近表面,滚动接触疲劳寿命降低;峰度增加将导致滚动接触疲劳寿命降低;纹理可使滚动疲劳寿命降低。