G20CrNi2Mo軸承鋼潔凈度及性能研究.pdf

1、G20CrNi2Mo軸承鋼是滲碳軸承鋼的一種，它具有切削、加工性能良好、耐沖擊、滲碳后耐磨、接觸疲勞壽命高等一系列優(yōu)點(diǎn)。以其為原料制造的軸承，除了表面具有很高的硬度、良好的耐磨性、較高的疲勞強(qiáng)度、良好的尺寸穩(wěn)定性以外，軸承的內(nèi)部還具有很高的韌性，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于承受沖擊負(fù)荷較大的軸承。隨著鐵路的提速以及車輛大型化，對其性能提出了更高的要求。電渣重熔能有效提高金屬的純凈度及組織的致密性，因此，研究真空感應(yīng)處理(VM)+電渣重熔(ESR)+

2、軋制或鍛造生產(chǎn)高品質(zhì)G20CrNi2Mo軸承鋼具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過在實(shí)驗(yàn)室條件下利用50kg真空感應(yīng)爐制備自耗電極和電渣重熔雙聯(lián)工藝制備G20CrNi2MoA軸承鋼;然后對G20CrNi2MoA軸承鋼進(jìn)行潔凈度研究，利用金相顯微鏡(OM)和Image-Pro Plus6.0分析軟件進(jìn)行夾雜物數(shù)量和尺寸統(tǒng)計，利用掃描電鏡(SEM)和能譜分析(EDS)進(jìn)行夾雜物形貌和成分分析;進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)，利用掃描電鏡(SE

3、M)觀察斷口形貌并研究其斷裂機(jī)理;進(jìn)行末端淬透性試驗(yàn)，對其淬透性進(jìn)行研究。
　　(1)真空感應(yīng)熔煉G20CrNi2Mo錠中合金元素有很高的收得率，鋼中磷、硫、氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)符合預(yù)期，但鋼中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。電渣重熔過程中，非保護(hù)性氣氛條件下，鋼中Si和Mn的燒損率較高，在保護(hù)性氣氛下，Si和Mn的燒損得到抑制，加入強(qiáng)還原劑金屬鋁，也能減輕鋼中Si和Mn的燒損;其他元素，如Cr、V、Mo、Ni和Nb等性質(zhì)穩(wěn)定，無論保護(hù)性氣氛還是非保護(hù)性氣

4、氛條件下燒損都很少。
　　(2)保護(hù)性氣氛可以使熔渣保持低的氧勢，從而使電渣錠中氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低;在電渣重熔過程中加入還原劑鋁，能夠有效地降低渣的氧勢。
　　(3)真空感應(yīng)爐熔煉的G20CrNi2Mo錠中，夾雜物平均直徑在1.5μm左右;從夾雜物的數(shù)量來看，每平方毫米的夾雜物數(shù)量在100個左右。
　　(4)夾雜物的種類主要是Al2O3-SiO2-MnO類硅鋁酸鹽類夾雜物，其次是MnS為主的硫化物，此外還含有少量的多相復(fù)合

5、類夾雜物。電渣重熔后，Al2O3-SiO2-MnO系硅酸鹽類夾雜物被除去，鋼中夾雜物成分主要分為Al2O3和Al2O3-MnS。
　　(5)電渣重熔過程冷卻強(qiáng)度大，熱處理后的電渣錠強(qiáng)度更高。晶粒細(xì)小和晶界附近的應(yīng)變相差較小，變形均勻，因?yàn)閼?yīng)力集中而引起的開裂也較少，在斷裂之前可承受較大的變形量，因此具有良好的力學(xué)性能;電渣錠試樣末端淬透性均在規(guī)定范圍之內(nèi)，此新成分鋼種的20CrNi2MoA軸承鋼具有良好的淬透性。
　　(6)

6、工業(yè)試驗(yàn)中真空感應(yīng)熔煉錠中合金元素都達(dá)到了試驗(yàn)預(yù)期的成分，且雜質(zhì)磷、硫、氧、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，較實(shí)驗(yàn)室冶煉效果明顯改善;電渣重熔后鋼中合金元素Si含量略有降低，較實(shí)驗(yàn)室條件下的燒損減少;Mn的燒損率與實(shí)驗(yàn)室條件下電渣重熔結(jié)果相比相差不大，其他合金元素的燒損可以忽略不計。
　　(7)電渣重熔后鋼中w[P]=0.0040％，w[S]=0.0020％，氣體夾雜w[O]=0.0007％和w[N]=0.0005％，總體冶煉效果較實(shí)驗(yàn)室條件下要