淺談滾動軸承的材料合軸承鋼的新技術(shù)開發(fā)
發(fā)布時間:2022-03-16 16:49:59來源:乾潤鋼球
現(xiàn)代軸承工業(yè),作為最重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一,是一個國家工業(yè)技術(shù)水平的重要標志。軸承關(guān)系國計民生,它是機械工業(yè)使用最廣泛、要求最嚴格的配套件和基礎(chǔ)件,也是各種機械依靠滾動體的滾動實現(xiàn)對主機旋轉(zhuǎn)的支承元件,被人們稱之為機械的關(guān)節(jié)。軸承成為現(xiàn)代機械車輛的主要支承型式,也是現(xiàn)代車輛中舉足輕重不可缺少的基礎(chǔ)零部件。
1.滾動軸承材料必須具有的特性及常用材料種類 套圈和滾動體材料必須具有的特性:接觸疲勞強度高;硬度高;純潔度高;耐磨性好;組織穩(wěn)定性好;機械加工性能好。因此滾動體與內(nèi)外圈的材料要求有高的硬度和接觸疲勞強度、良好的耐磨性和沖擊韌性。常用的軸承材料(套圈和滾動體),一般用強度高、耐磨性好的鉻錳高碳鋼制造,滾動軸承的內(nèi)外圈和滾動體一般用GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等(G表示滾動軸承鋼)高碳鉻或鉻錳軸承鋼和GSiMnU等無鉻軸承鋼制造,也有用滲碳軸承鋼20CrMo、20CrNiMo等軸承材料,是目前使用最廣泛的軸承材料。經(jīng)滲碳熱處理后,一般要求材料表面硬度應(yīng)不低于61HRC-65HRC之間,心部硬度一般為30-45HRC。韌性好,能夠承受較大沖擊負荷。工作表面要求磨削、拋光。 保持架在軸承中起等距離隔離滾動體,引導(dǎo)并帶動滾動體旋轉(zhuǎn)的作用。它主要受到摩擦和拉伸的作用,并承受一定的沖擊,這就要求它具有一定的強韌性,良好的彈性和剛度,較小的摩擦系數(shù)及良好的耐磨性和導(dǎo)熱系數(shù),并具有與滾動體相近的熱膨脹系數(shù)。保持架根據(jù)要求選用較軟材料制造,常用低碳鋼板(如08#或10#鋼板)沖壓,沖壓后鉚接或焊接而成。實體保持架則選用HPb59-1黃銅合金、鋁合金、酚醛層壓布板或工程塑料等材料。高速軸承多采用有色金屬(如黃銅)或塑料保持架。目前我國常用的金屬材料保持架材料有0810、30、4045、ML15、ML20、65Mn、1 Cr18Ni9、1 Cr18Ni9Ti等。 軸承鋼分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高碳鉻不銹軸承鋼和高溫.軸承鋼等四大類。滾動軸承內(nèi)外套及滾動體常用材料具體如下。 (1)高碳鉻軸承鋼。高碳鉻軸承鋼,在牌號頭部加符號“G”,但不標明含碳量。鉻含量以千分之幾計,其他合金元素按合金結(jié)構(gòu)鋼的合金含量表示。目前國內(nèi)廣泛使用的G B/T18254-2002《高碳鉻軸承鋼》國家標準中,高碳鉻軸承鋼為GCrl5、GCr4、GCr15SiM n、GCr15SiMo、GCr18Mo五個鋼號。其中GCrl5和GCr15SiMn兩個鋼種在我國軸承行業(yè)的用量最大,約占軸承鋼總用量的80%以上。GCr15軸承鋼大量用于制造汽車、拖拉機、坦克、飛機等所使用的軸承以及機床使用的主軸軸承和鐵路車輛、礦山機械、電機軸承、通用機械用軸承。GCrI5SiMn和GCr15SiMo軸承軸承常用金屬材料鋼,因其淬透性良好,主要用來制造有效壁厚比較大的軸承:GCr15SiMn適用于制造有效壁厚在15~35mm范圍內(nèi)的軸承;GCr15SiMo適用于制造壁厚尺寸大于35mm的軸承。這些軸承多為大型或特大型軸承。GCr4軸承鋼是限制淬透性鋼,它經(jīng)過合適的熱處理工藝得到一定的硬化層深度,從而達到表面硬、心部軟的結(jié)果,具有較好的耐磨性,沖擊韌性、斷裂韌性及高接觸疲勞壽命,在俄羅斯等國被用于鐵路客車軸承和礦山、冶金機械等軸承。GCr18Mo是一種被廣泛用于貝氏體熱處理的軸承鋼,主要用于高速列車、礦山和冶金機械等軸承。 (2)滲碳軸承鋼。滲碳軸承鋼,采用合金結(jié)構(gòu)鋼的牌號表示方法,另在牌號頭部加符號“G”。例如:“G20 CrNiMo”;高級優(yōu)質(zhì)滲碳軸承鋼,在牌號尾部加“A”;如“G20CrNiMoA”。滲碳軸承鋼實際上是優(yōu)質(zhì)低碳或低碳合金鋼,經(jīng)滲碳和熱處理淬回火后,表面硬度為58-62HRC,心部硬度為25-45HRC,表面耐磨,心部有良好的韌性。用滲碳鋼制造的軸承零件,既可以承受較大的沖擊負荷,又有較高的接觸疲勞壽命。特別適用于承受較大的沖擊負荷和尺寸較大的大型軸承零件以及高值下適用的軸承零件等。 (3)不銹軸承鋼。高碳鉻不銹軸承鋼采用不銹鋼牌號表示方法,牌號頭部不加符號“G”。例如:高碳鉻不銹軸承鋼“9Crl8”。不銹軸承鋼主要為在腐蝕介質(zhì)中使用,其常用的不銹軸承鋼為9Cr18、9Cr18Mo,已納入GB3086-1982高碳鉻不銹軸承鋼技術(shù)條件中。它們是馬氏體不銹軸承鋼,這類軸承鋼含有1%左右的C和18%左右的Cr,經(jīng)熱處理后具有較高的強度、硬度、耐磨性和接觸疲勞壽命,又有很好的抗大氣、海水、水蒸氣及酸的腐蝕能力。經(jīng)250-300℃回火后的硬度≥53HRC,所以,可以用其制造使用溫度相對較高的高耐腐蝕軸承零件。另外,用于制造軸承零件的不銹鋼還有Crl 3型、Cr17型、18-8型不銹鋼等,這些不銹鋼的碳含量相對較低,熱處理后的硬度、強度較低,用來制造在腐蝕介質(zhì)中工作負荷不大的軸承零件,如鋼球、滾針套、滾針、保持架等。 (4)是高溫軸承鋼。高溫軸承鋼,采用耐熱鋼的牌號表示方法,牌號頭部不加符號“G”例如:高溫軸承鋼“10Cr14Mo”。通常指工作溫度在150℃以上使用的軸承被稱為高溫軸承。高碳鉻軸承鋼最高實際使用溫度僅為170℃,其改型的凡個軸承鋼號的最高使用溫度也只有250℃。當(dāng)工作溫度超過170℃或250℃,軸承套圈和滾動體的硬度往往降低到58HRC以下,這對軸承的耐磨性和使用壽命都有嚴重影響。因而,在高溫下工作的軸承除首先要求具有高的硬度外,還要根據(jù)不同用途不同類型的軸承對材料提出不同的要求。
2.陶瓷滾動軸承 滾動軸承過去通常用合金鋼制造,20世、紀90年代中期,陶瓷滾動軸承已經(jīng)問世。國外已開發(fā)成功了在高溫條件下采用固體潤滑劑的陶瓷滾動軸承,也有利用液體或油脂潤滑的特種鋼與陶瓷組合而成的滾動軸承或全陶瓷滾動軸承。陶瓷滾動軸承的制造材料,主要采用氮化硅陶瓷。據(jù)有關(guān)資料報道,現(xiàn)代陶瓷中一氮化硅和碳化硅都具有驚人的耐高溫性能。氮化硅陶瓷在1400℃,碳化硅陶瓷在1700℃時,強度仍高達每平方厘米7000kg,而大多數(shù)金屬這時早已軟化或熔化成液體了。經(jīng)試用表明,陶瓷滾動軸承具有以下優(yōu)點:由于陶瓷幾乎不怕腐蝕,陶瓷滾動軸承適宜于在布滿腐蝕性介質(zhì)的惡劣條件下作業(yè);陶瓷滾動小球的密度比鋼低,重量更要輕得多,因此轉(zhuǎn)動時對外圈的離心作用可降低40%,進而使用壽命大大延長;陶瓷受熱脹冷縮的影響比鋼小,因而在軸承的間隙一定時,可允許軸承在溫差變化較為劇烈的環(huán)境中工作;陶瓷的彈性模量比鋼高,受力時不易變形,因此有利于提高工作速度,并達到較高的精度。 按滾動體的形狀分為陶瓷球軸承和陶瓷滾珠軸承兩個系列。按陶瓷材料在軸承零件上的應(yīng)用情況,陶瓷滾動軸承可分為三類:第一類為滾動體用陶瓷材料制成一,而內(nèi)外圈仍用軸承鋼制造;一二類為滾動體和內(nèi)圈用陶瓷材料,而外圈用軸承鋼;第三類為滾動體和內(nèi)外圈都用陶瓷材料制成。第一類和第二類叫做混合陶瓷軸承,第三類叫做全陶瓷軸承。 (1)陶瓷材料的物理性能。Si N的密度是軸承鋼的40%,硬度是軸承鋼硬度的2~3倍,高硬度提高了其抗磨損、抗黏結(jié)、抗剝蝕損壞能力;Si N的熱膨脹系數(shù)大約為軸承鋼的1/4,低的熱膨脹系數(shù)可以使軸承在高溫工作條件下變形減小;Si N陶瓷的高溫性使其更適合于高溫工礦,在能使軸承鋼喪失原有硬度和強度的溫度下,Si N陶瓷的硬度和強度依然不會降低,高溫強度好;Si N陶瓷在極高溫度下具有良好的尺寸穩(wěn)定性,軸承鋼只有在進行特殊熱處理后才能保證其高溫下的尺寸穩(wěn)定性。SiN陶瓷的耐腐蝕性能強,在水、酸和堿介質(zhì)的應(yīng)用領(lǐng)域,用陶瓷滾動軸承可避免由于采用塑料、玻璃或不銹鋼滾動體組成的軸承只能用于溫度不太高、負荷較小的場合。與其他軸承材料和陶瓷材料相比,其綜合性能明顯,是制作軸承的理想材料。 (2)混合陶瓷軸承?,F(xiàn)在工業(yè)上應(yīng)用的混合陶瓷軸承多為滾動體,是陶瓷、內(nèi)外圈為軸承鋼的結(jié)構(gòu)?;旌咸沾奢S承的破壞與鋼軸承相似,表現(xiàn)為鋼套圈的破壞和陶瓷滾動體的疲勞剝落。陶瓷滾動體的破壞原因為材料本身的缺陷,如密度不均勻、氣孔、雜質(zhì)以及加工表面形成的微裂紋等。當(dāng)滾動體和套圈溝道之間的接觸應(yīng)力相同時,混合陶瓷軸承可以達到甚至超過相同規(guī)格鋼軸承的壽命。在高速條件下,陶瓷球軸承則比鋼軸承的壽命長3~6倍?;旌咸沾奢S承的轉(zhuǎn)速比高速鋼軸承轉(zhuǎn)速提高60%,軸承溫升降低35%~60%,剛度提高11%。由于陶瓷與鋼分子親和力很小,摩擦系數(shù)小,而且有一定的自潤滑性能,運轉(zhuǎn)性能好,因此混合陶瓷軸承可有效防止因油膜破壞引起的燒黏。高速旋轉(zhuǎn)的球軸承,球會產(chǎn)生很大的離心力,離心力造成球與外圈滾道的壓力甚至超過外載荷的作用,從而降低軸承壽命。此外,轉(zhuǎn)速過高將在球上作用一個很大的陀螺力矩,陀螺力矩使球與套圈產(chǎn)生滑動,使摩擦力矩增大,保持架產(chǎn)生額外的應(yīng)力,引起大的溫升和保持架的破壞,離心力與陀螺力矩與滾動體材料的密度成正比,而用于制造軸承的Si N陶瓷的密度只為鋼的40%,有利于實現(xiàn)高速。目前混合陶瓷軸承多用于高速精密機床主軸。 (3)全陶瓷軸承。所謂全陶瓷軸承就是滾動體與內(nèi)外套圈均為陶瓷材料制造,同鋼軸承相比,全陶瓷軸承更耐腐蝕、耐高溫、耐磨以及具有高剛度等性能。在航空航天工業(yè)中,陶瓷滾動軸承有極其優(yōu)良的高速性能。在高溫環(huán)境下,全陶瓷軸承能在800~1000℃條件下可靠的工作;在腐蝕性介質(zhì)中,全陶瓷軸承更能顯示出其獨特的優(yōu)越性,化學(xué)工業(yè)用的各種耐酸泵、真空泵、離心泵和渦輪分子泵都應(yīng)用了全陶瓷軸承。此外,電機工業(yè)和電力機車用全陶瓷軸承作絕緣軸承,航空航天飛行器采用全陶瓷軸承可減輕重量和提高飛行速度,醫(yī)療、食品等則利用全陶瓷軸承的干運轉(zhuǎn)性能提高食品及藥品的質(zhì)量標準。
3.對軸承鋼的質(zhì)量要求 滾動軸承要在拉伸、壓縮、彎形、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值之下,高速、長時間地工作。因此在生產(chǎn)過程中,軸承鋼質(zhì)量控制檢驗項目多,控制范圍又窄,生產(chǎn)工藝嚴格、復(fù)雜,要求有一定的工裝設(shè)備、檢驗手段。為了保證軸承具有良好的性能和高的壽命,對軸承鋼的質(zhì)量要求如下: (1)化學(xué)成分?;瘜W(xué)成分是軸承鋼的最本質(zhì)的因素。鋼的物理、化學(xué)、機械性能和金相組織都是由化學(xué)成分決定的,改變了化學(xué)成分,就改變了鋼的基本性質(zhì)。因此,軸承鋼的化學(xué)成分必須符合標準規(guī)定的允許范圍。 (2)內(nèi)部質(zhì)量。可分為宏觀質(zhì)量和微觀質(zhì)量。宏觀質(zhì)量要求軸承鋼材內(nèi)部不允許有白點、縮孔、夾渣、裂紋、過燒、皮下氣泡等缺陷。要求軸承鋼材的內(nèi)部偏析、疏松控制在一定范圍內(nèi)。總之,軸承鋼材的內(nèi)部要致密,不允許有肉眼可見的缺陷割裂鋼材的基體。微觀質(zhì)量要求軸承鋼材內(nèi)部組織要均勻,純凈度要高。 軸承鋼材的內(nèi)部組織是指碳化物帶狀、碳化物網(wǎng)狀、碳化物液析及退火組織。碳化物是軸承鋼的主要成分之一,是客觀存在的,如何使碳化物分布的均勻、分散、細小,是提高軸承鋼質(zhì)量的重要課題之一。軸承鋼主要生產(chǎn)廠家采用了高溫擴散處理,控制軋制新工藝和連續(xù)退火爐設(shè)備等。即使這樣,碳化物的分布仍不能達到理想的程度。因此,在標準中,規(guī)定了它們的允許范圍和控制級別。 (3)軸承鋼材的純凈度。是指非金屬夾雜物對鋼的沾污程度。非金屬夾雜物破壞了基體的連續(xù)性,是造成軸承早期疲勞、剝落的主要原因之一。因此,要求軸承鋼中非金屬夾雜量越少越好。為了限制、控制非金屬夾雜物在鋼中的存在,在標準中,對它們進行了嚴格的級別控制。生產(chǎn)廠家除了采用電爐冶煉加電渣重:熔外,還采用了電爐冶煉加爐外精煉、真空脫氧、吹氬處理、爐外噴粉處理等工藝,力圖使鋼中氧含量降低到20ppm以下。(4)表面質(zhì)量。軸承零件的成型方法,目前有鍛造、車削和冷沖等。根據(jù)不同成型方法對鋼材表面質(zhì)量有不同程度的要求??偟膩碚f,軸承鋼材表面不得有裂紋、折疊、拉裂、結(jié)疤和夾渣。對冷沖用的冷拉鋼材,除不允許上述缺陷外,表面要潔凈,不得有銹蝕、麻凹等缺陷。軸承鋼材表面不得有嚴重的脫碳現(xiàn)象,根據(jù)軸承零件成型工藝的不同要求,在標準中,對不同品種的鋼材表面脫碳層深度有不同的限制規(guī)定。 (5)尺寸允許公差。根據(jù)軸承零件成型工藝及鋼的生產(chǎn)工藝,在標準中,對軸承鋼材各種品種、規(guī)格的尺寸公差都進行了規(guī)定。鍛造鋼材尺寸公差一般按GB908-72標準,熱軋鋼材尺寸公差按GB702-86,冷拉鋼材按GB905-82標準,冷拉鋼絲按YB 245-64標準。
4.軸承用鋼的冶金缺陷 (1)軸承用鋼的表面缺陷 1)裂紋。鋼錠的皮下氣泡,嚴重的非金屬夾雜物及鋼材在鍛、軋過程中,加熱溫度過高,鍛、軋后冷卻快;終軋、終鍛溫度過低等原因都有產(chǎn)生裂紋的可能性。 2)折疊。鋼材在鍛、軋過程中產(chǎn)生的飛邊、毛刺、皺折和尖銳棱角等,在繼續(xù)軋制時壓入金屬內(nèi)部,則形成折疊。 3)結(jié)疤。由于鋼錠表面的夾渣、凹坑,在鍛、軋過程中形成較薄、扁平的分層,稱之為結(jié)疤。 4)刮傷。因軋機導(dǎo)板上沾有金屬顆粒,導(dǎo)板安裝不當(dāng)?shù)仍?,使鋼材表面刻劃出溝槽,稱為刮傷或劃痕。 5)夾渣。爐渣和各種耐火材料,在鋼澆注過程中未浮在鋼錠頭部,而集聚在鋼錠表面,鋼錠修整時,又未清理掉,因此,在鋼材表面形成夾渣。 6)脫碳。鋼材在加熱過程中,表面要發(fā)生氧化作用,爐氣中的氧與鋼材表面的碳進行氧化,形成氣體,使鋼材表面的碳量低于規(guī)定數(shù)值稱脫碳。脫碳對高碳軸承鋼來說是一個嚴重的缺陷,往往造成軸承零件表面脫碳,淬火后的硬度達不到技術(shù)要求。 (2)軸承鋼材的低倍缺陷。 1)縮孔。鋼液在澆注后的冷凝過程中,由于體積收縮而在鋼錠的中心部位形成孔洞,稱為縮孔。為了減少縮孔鋼材的危害,因此在鋼液澆注,結(jié)晶過程中要采用合理的工藝,使體積收縮而形成的孔洞移向鋼錠的頭部,在鋼錠開坯后,將縮孔部分切掉,但是,由于澆注、冷卻工藝不當(dāng),如鋼錠頭部保溫不足,開坯后錠頭部位切除量少等,一使縮孔殘留在鋼材內(nèi),低倍檢查時,就會顯示出來。 2)白點。經(jīng)酸洗后的鋼樣橫向截面中心或其附近區(qū)域呈現(xiàn)短小、不連續(xù),一般呈輻射狀態(tài)分布的發(fā)絲狀明縫,或在鋼材的縱向斷口上出現(xiàn)表面光滑,形狀近似圓形或橢圓形的銀白色斑點,稱為白點。白點形成的原因,一是鋼中氫氣的存在,二是鋼材鍛造后在600~300℃沒有緩冷,氫氣未充分擴散,產(chǎn)生組織應(yīng)力而開裂。有白點的鋼材或零件,其縱向、橫向機械性能都有顯著下降,故有白點的鋼材或零件沒有使用價值。 3)過燒。鋼錠或鋼坯在鍛造加熱時,溫度過高,表面層沿晶界處被氧氣侵入而產(chǎn)生氧化物。在晶界處和枝晶軸間的一些低熔點化合物發(fā)生熔化,以致在冷凝后形成裂紋或孔洞。這種現(xiàn)象稱為過燒。鋼材過燒后,再鍛時將引起開裂,強度和沖擊韌性都大大降低,故不能使用。 4)氣泡。鋼在液體狀態(tài)溶解氣體的能力比固態(tài)時大,鋼液在冷凝過程中,氣體從鋼液中逸出,如來不及排出,則形成氣孔。此外,鋼錠模烘烤不良,會在鋼模表面存在水分或氣體,以及鋼錠模內(nèi)表面涂料不良,形成大量氣體,這些水分或氣體來不及排出鋼液,則形成皮下氣泡。氣泡的存在大大地降低了鋼材的強度。 5)偏析。在鋼液冷凝過程中,由于鋼中各種化學(xué)成分碳、鉻、鎢、磷等元素結(jié)晶、擴散速度不同而形成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析的存在會給以后的變形加工造成困難,硫的偏析易產(chǎn)生熱脆,磷的偏析易產(chǎn)生冷脆。偏析的存在易引起金屬疲勞斷裂。 6)疏松。鋼液在冷凝過程中,由于體積收縮而引起的細小孔隙稱為疏松。分散分布的細小孔隙稱為一般疏松。分布在鋼材中心部位的細小孔隙稱為中心疏松。疏松降低了鋼材的致密度,使機械性能顯著下降,降低軸承的使用壽命。 (3)非金屬夾雜物。鋼在冶煉、澆鑄過程中,由于鋼液內(nèi)各成分之間、鋼液與爐襯之間接觸所引起的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、脫氧產(chǎn)物,以及爐壁、出鋼槽、鋼水包等材料被落而進入鋼液。這些進入鋼液而未排出的非鋼液物質(zhì)稱為非金屬夾雜物。非金屬夾雜物在軸承鋼中的存在,是降低軸承使用壽命的主要原因之一。(4)碳化物不均勻性。高碳軸承鋼碳量較高,并含有一定數(shù)量的碳化物形成元素(如鉻)。在鋼液冷凝過程中,這些元素又易發(fā)生成分偏析,而引起鋼材中碳化物分布的不均勻性。
5.軸承鋼材的質(zhì)量檢驗(1)鋼材表面質(zhì)量的外觀檢查。鋼材表面質(zhì)量通常用肉眼檢查,退火及未退火的熱思鋼材,必要時可用風(fēng)動或電動手提砂輪磨成螺旋頫進行檢查。冷拉退火條鋼和鋼管可用細的平銼刀在整根材料上銼成三到四處圓周光面,用肉眼檢查。鋼絲盤料通常也用肉眼檢查,此外,也可采用酸洗檢查,即在盤料的兩端各取250mm長,按低倍酸洗工藝酸洗后肉眼檢查其表面。 (2)鋼材尺寸檢查。退火和不退火的熱軋圓鋼,用讀數(shù)值為0.1 mm的游標卡尺或卡規(guī)進行尺寸檢查。冷拉條鋼和鋼絲用分度值為0.01 mm千分尺進行檢查。熱軋和冷拉鋼管的外徑尺寸和壁厚差分別用讀數(shù)值為0.1 mm的游標卡尺和分度值為0.01 mm千分尺檢查。冷軋鋼板和鋼帶的厚度用千分尺檢查。鋼材的長度、寬度用鋼直尺檢查。各種鋼材(除盤料外)的彎曲度可用雙直尺或塞尺檢查。(3)鑒別鋼種檢查。鑒別鋼種一般用手提看譜鏡和火花鑒別法進行檢查。手提看譜鏡是一種半定量的光譜儀器,能夠半定量地檢查出鋼中的主要合金元素,如鉻、錳、鎳、鉬、鎢、釩等。光譜檢查可以查明被檢鋼材的鋼號及有無混鋼種情況?;鸹z查是根據(jù)火花特征判斷被檢鋼材的鋼號。 (4)硬度檢查。對于冷拉退火條鋼和熱軋退火鋼材要進行布氏硬度檢查。布氏硬度試驗方法按GB231-84標準規(guī)定進行。 (5)斷口檢查。直徑30mm以下的冷拉退火及熱軋退火鋼材應(yīng)進行斷口檢查。在鋼材一端切一缺口用錘擊斷或用壓力機截取斷口試樣。用肉眼檢查斷面上、是否有縮孔、白點、裂紋,過燒等缺陷。(6)低倍組織檢查。直徑大于30mm的退火鋼材和不退火鋼材一般都檢查低倍組織。即在鋼材的一端用鋸床(退火材)和砂輪切割機(不退火材)切取厚度為12~15mm的圓片試樣,試樣被檢的一面用磨床磨平。經(jīng)熱酸洗后用肉眼檢查偏析、疏松程度有無縮孔、白點裂紋、過燒等缺陷。熱酸洗用50%的工業(yè)鹽酸水溶液,加熱到70±5℃,酸洗時間為30~40min,試樣取出后用堿水沖洗,然后用80℃熱清水沖洗凈。 (7)化學(xué)成分分析?;瘜W(xué)成分一般按爐號取樣分析。鋼號的各種元素成分分析方法按國家標準規(guī)定進行。化學(xué)分析方法比較慢,不適用于生產(chǎn)現(xiàn)場,由于光譜科學(xué)的發(fā)展,目前,在生產(chǎn)廠一般采用光譜分析方法來分析檢驗鋼材的化學(xué)成分。 (8)高倍組織檢查。高倍組織用金相顯微鏡進行檢查,檢驗的項目有:退火組織(放大500倍)脫碳層深度(放大100倍),在鋼材的橫截面上檢查。碳化物液析、碳化物帶狀、非金屬夾雜物(放大100倍)在鋼材的縱向截面上檢查,但為了減少試樣數(shù)量,網(wǎng)狀可與帶狀、液析用同一試樣在縱向截面上檢查,有疑問時,以橫向截面檢驗結(jié)果為準。 (9)拉力檢驗。鋼絲和鋼板要進行拉力檢驗,鋼絲拉力檢驗,在鋼絲的一端截取長250mm的試樣,在拉力試驗機上進行拉力試驗。鋼板根據(jù)標準規(guī)定截取和制備試樣,在拉力機上進行拉力試驗。拉力試驗方法按GB228-76標準規(guī)定進行。 軸承鋼材的檢驗數(shù)量:軸承鋼鋼材的檢查以批或爐次作為檢驗單位。每批鋼材必須由同一鋼種,同一冶煉爐號,同一熱處理爐次,同一尺寸的鋼材組成。軸承鋼材的檢查數(shù)量根據(jù)鋼材的訂貨技術(shù)標準,供貨狀態(tài)而定。目前,我國高碳鉻軸承鋼棒、條、絲有三個標準。棒、條鋼材用YJ284和YB9-68,鋼絲標準為YB 245-64。
6.軸承鋼的新技術(shù)與開發(fā) 軸承鋼主要用于制造滾動軸承的滾動體和套圈。由于軸承應(yīng)具備長壽命、高精度、低發(fā)熱量、高速性、高剛性、低噪聲、高耐磨性等特性,因此要求軸承鋼應(yīng)具備:高硬度、均勻硬度、高彈性極限、高接觸疲勞強度、必須的韌性、一定的淬透性、在大氣的潤滑劑中的耐腐蝕性能。為了達到上述性能要求,對軸承鋼的化學(xué)成分均勻性、非金屬夾雜物含量和類型、碳化物粒度和分布、脫碳等要求嚴格。軸承鋼總體上向高質(zhì)量、高性能和多品種方向發(fā)展。軸承用鋼按特性及應(yīng)用環(huán)境劃分為:高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專用的特種軸承材料。為適應(yīng)高溫、高速、高負荷、耐蝕、抗輻射的要求,需要研制一系列具有特殊性能的新型軸承鋼。為了降低軸承鋼的氧含量,發(fā)展了真空冶煉、電渣重熔、電子束重熔等軸承鋼的冶煉技術(shù)。而大批量軸承鋼的冶煉由電弧爐熔煉,發(fā)展成各種類型初煉爐加爐外精煉。20世紀90年代以來,隨著經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)技術(shù)進步,軸承的應(yīng)用范圍擴大;而國際貿(mào)易的發(fā)展,又推動了軸承鋼標準國際化和新技術(shù)、新工藝及新裝備的開發(fā)和應(yīng)用,效率高、質(zhì)量高、成本低的配套技術(shù)和工藝裝備應(yīng)運而生。日本和德國等均建成了高潔凈度、高質(zhì)量的軸承鋼生產(chǎn)線,使鋼的產(chǎn)量迅速增加,鋼的質(zhì)量和疲勞壽命大幅度提高。日本和瑞典生產(chǎn)的軸承鋼的氧含量降到10ppm以下。 軸承的接觸疲勞壽命對鋼組織的均勻性非常敏感。提高潔凈度(減少鋼中的雜質(zhì)元素和夾雜物含量),幾促使鋼中的非金屬夾雜物和碳化物細小均勻分布,可以提高一軸承鋼的接觸疲勞壽命。軸承鋼使用狀態(tài)下的組織應(yīng)是回火馬氏體基體上均勻分布著細小的碳化物顆粒,這樣的組織可以賦予軸承鋼所需要的性能。高碳軸承鋼中的主要合金元素有碳、鉻、硅、錳、釩等。 如何獲得球化組織是軸承鋼生產(chǎn)中的重要問題,控軋控冷是先進軸承鋼的重要生產(chǎn)工藝。通過控軋或軋后快冷消除了網(wǎng)狀碳化物,獲得合適的預(yù)備組織,可以縮短軸承鋼球化退火時間,細化碳化物,提高疲勞壽命。近年來,俄羅斯和日本采用低溫控軋(800℃~850℃以下),軋后采用空冷加短時間退火,或完全取消球化退火工藝,就可得到合格的軸承鋼組織。軸承鋼的650℃溫加工也是新型技術(shù)。共析鋼或高碳鋼熱加工前若具有細晶粒組織或在加工過程能形成細晶粒,則在(0.4~0.6)熔化溫度范圍內(nèi),在一定應(yīng)變速率下,呈現(xiàn)出超塑性。美國海軍研究院(NSP)對52100鋼進行了650℃溫加工試驗表明,在650℃下真應(yīng)變2.5不發(fā)生斷裂。因此,有可能以650℃溫加工來代替高溫加工并與球化退火工藝結(jié)合起來,這對簡化設(shè)備和工序、節(jié)約能源、提高質(zhì)量有重要意義。 今后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度,特別是降低鋼中的氧含量,可以明顯延長軸承的壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm,疲勞壽命可以延長1個數(shù)量級。為了延長軸承鋼的壽命,人們多年來一直致力于開發(fā)應(yīng)用精煉技術(shù)來降低鋼中的氧含量。通過不懈的努力,軸承鋼中的最低氧含量已從20世紀60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前,我國可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在lOppm左右。軸承使用環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。如設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高,需要準高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來達到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的);腐蝕應(yīng)用場合,需要開發(fā)不銹軸承鋼;為了簡化工藝,應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時滲碳軸承鋼。
乾潤碳鋼球?qū)I(yè)提供大量軸承鋼球產(chǎn)品,歡迎來電垂詢!