影响轴承寿命的材料因素的控制

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30 Sep 2014

常州海山轴承有限公司,公司始创于1995年,位于美丽富饶的中国轴承制造之城——常州。毗邻常州市奔牛机场、京沪高铁常州北站、沪宁高铁常州站、沪宁高速中段、沿江高速枕边。是一个以机械事业为主,实现多元化的经济实体。公司占地面积12000多平方米,现有职工280人,固定资产5000万元人民币。成立近20年来,坚持一业为主、多业并举、全面发展的经营方针,成功地走出一条自筹资金、自主经营、自负盈亏、自我发展之路。本公司是专业生产第四大类滚针轴承,广泛用于纺织机械,印刷机械,烟草机械,工程机械,缝纫机械,包装机械,电动工具,汽摩,办公设备,洗衣机,矿山机械等领域。

    为了使上述影响轴承寿命的材料因素处于最佳状态,首先需要控制淬火前钢的原始组织,可以采取的技术措施有:高温(1050℃)奥氏体化速冷至630℃等温正火获得伪共析细珠光体组织,或者冷至420℃等温处理,获得贝氏体组织。也可采用锻轧余热快速退火,获得细粒状珠光体组织,以保证钢中的碳化物细小和均匀分布。这种状态的原始组织在淬火加热奥氏体化时,除了溶入奥氏体中的碳化物外,未溶碳化物将聚集成细粒状。
    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。
    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。

公司始终坚持以人为本的原则,注重吸收和培养技术人才和管理人才,积累了雄厚的智力资本建立了完善的现代企业管理制度,按照“发展多元化、经营规模化、管理现代化、服务规范化”的要求,逐步形成以机械事业为主线、资本高效运营、资源优化配置的投资管理中心。
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