影響軸承壽命的材料因素

1、發(fā)表文章影響軸承壽命的因素及其控制影響軸承壽命的因素及其控制2007012722:28:23大中小影響軸承壽命的材料因素滾動(dòng)軸承的早期失效形式，主要有破裂、塑性變形、磨損、腐蝕和疲勞，在正常條件下主要是接觸疲勞。軸承零件的失效除了服役條件之外，主要受鋼的硬度、強(qiáng)度、韌性、耐磨性、抗蝕性和內(nèi)應(yīng)力狀態(tài)制約。影響這些性能和狀態(tài)的主要內(nèi)在因素有如下幾項(xiàng)。11淬火鋼中的馬氏體高碳鉻鋼原始組織為粒狀珠光體時(shí)，在淬火低溫回火狀態(tài)下，淬火馬氏體含碳量，

2、明顯影響鋼的力學(xué)性能。強(qiáng)度、韌性在0.5％左右，接觸疲勞壽命在0.55％左右，抗壓潰能力在0.42％左右，當(dāng)GCr15鋼淬火馬氏體含碳量為0.5％～0.56％時(shí)，可以獲得抗失效能力最強(qiáng)的綜合力學(xué)性能。應(yīng)該指出，在這種情況下獲得的馬氏體是隱晶馬氏體，測(cè)得的含碳量是平均含碳量。實(shí)際上，馬氏體中的含碳量在微區(qū)內(nèi)是不均勻的，靠近碳化物周圍的碳濃度高于遠(yuǎn)離碳化物原鐵素體部分，因而它們開始發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的溫度不同，從而抑制了馬氏體晶粒的長(zhǎng)大和顯微形

3、態(tài)的顯示而成為隱晶馬氏體。它可避免高碳鋼淬火時(shí)易出現(xiàn)的顯微裂紋，而且其亞結(jié)構(gòu)為強(qiáng)度與韌性均高的位錯(cuò)型板條狀馬氏體。因此，只有當(dāng)高碳鋼淬火時(shí)獲得中碳隱晶馬氏體時(shí)軸承零件才可能獲得抗失效能力最佳的基體。12淬火鋼中的殘留奧氏體高碳鉻鋼經(jīng)正常淬火后，可含有8％～20％Ar（殘留奧氏體）。軸承零件中的Ar有利也有弊，為了興利除弊，Ar含量應(yīng)適當(dāng)。由于Ar量主要與淬火加熱奧氏體化條件有關(guān)，它的多少又會(huì)影響淬火馬氏體的含碳量和未溶碳化物的數(shù)量，較難

4、正確反映Ar量對(duì)力學(xué)性能的影響。為此，固定奧氏條件，利用奧氏體體化熱穩(wěn)定化處理工藝，以獲得不同Ar量，在此研究了淬火低溫回火后Ar含量對(duì)GCr15鋼硬度和接觸疲勞壽命的影響。隨著奧氏體含量的增多，硬度和接觸疲勞壽命均隨之而增加，達(dá)到峰值后又隨之而降低，但其峰值的Ar含量不同，硬度峰值出現(xiàn)在17％Ar左右，而接觸疲勞壽命峰值出現(xiàn)在9％左右。當(dāng)試驗(yàn)載荷減小時(shí)，因Ar量增多對(duì)接觸疲勞壽命的影響減小。這是由于當(dāng)Ar量不多時(shí)對(duì)強(qiáng)度降低的影響不大，

5、而增韌的作用則比較明顯。原因是載荷較小時(shí)，Ar發(fā)生少量變形，既消減了應(yīng)力峰，又使已變形的Ar加工鋼中的雜質(zhì)包括非金屬夾雜物和有害元素（酸溶）含量，它們對(duì)鋼性能的危害往往是相互助長(zhǎng)的，如氧含量越高，氧化物夾雜物就越多。鋼中雜質(zhì)對(duì)力學(xué)性能和制件抗失效能力的影響與雜質(zhì)的類型、性質(zhì)、數(shù)量、大小及形狀有關(guān)，但通常都有降低韌性、塑性和疲勞壽命的作用。隨著夾雜物尺寸的增大，疲勞強(qiáng)度隨之而降低，而且鋼的抗拉強(qiáng)度越高，降低趨勢(shì)加大。鋼中含氧量增高（氧化物

6、夾雜增多），彎曲疲勞和接觸疲勞壽命在高應(yīng)力作用下也隨之降低。因此，對(duì)于在高應(yīng)力下工作的軸承零件，降低制造用鋼的含氧量是必要的。一些研究表明，鋼中的MnS夾雜物，因形狀呈橢球狀而且能夠包裹危害較大的氧化物夾雜故其對(duì)疲勞壽命降低影響較小甚至還可能有益故可從寬控制。2影響軸承壽命的材料因素的控制為了使上述影響軸承壽命的材料因素處于最佳狀態(tài)，首先需要控制淬火前鋼的原始組織，可以采取的技術(shù)措施有：高溫（1050℃）奧氏體化速冷至630℃等溫正火獲

7、得偽共析細(xì)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(xì)粒狀珠光體組織，以保證鋼中的碳化物細(xì)小和均勻分布。這種狀態(tài)的原始組織在淬火加熱奧氏體化時(shí)，除了溶入奧氏體中的碳化物外，未溶碳化物將聚集成細(xì)粒狀。當(dāng)鋼中的原始組織一定時(shí)，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(shí)間，隨著淬火加熱溫度增高（時(shí)間一定），鋼中未溶碳化物數(shù)量減少（淬火馬氏

8、體含碳量增高）、殘留奧氏體數(shù)量增多，硬度則先隨著淬火溫度的增高而增加，達(dá)到峰值后又隨著溫度的升高而降低。當(dāng)淬火加熱溫度一定時(shí)，隨著奧氏體化時(shí)間的延長(zhǎng)，未溶碳化物的數(shù)量減少，殘留奧氏體數(shù)量增多，硬度增高，時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，這種趨勢(shì)減緩。當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小時(shí)，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(xiàn)在較短的奧氏體化時(shí)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055％

9、左右）為最佳組織組成。而且，當(dāng)原始組織中碳化物細(xì)小，分布均勻時(shí)，在可靠地控制上述水平的顯微組織組成時(shí)，有利于獲得高的綜合力學(xué)性能，從而具有高的使用壽命。應(yīng)該指出，具有細(xì)小彌散分布碳化物的原始組織，淬火加熱保溫時(shí)，未溶的細(xì)小碳化物會(huì)聚集長(zhǎng)大，使其粗化。因此，對(duì)于具有這種的原始組織軸承零件淬火加熱時(shí)間不宜過長(zhǎng)，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(xué)性能。為了使軸承零件淬回火后表面殘留較大的壓應(yīng)力，可在淬火加熱時(shí)通入滲碳或滲氮的