軸承鋼一般分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼和中碳軸承鋼,其中尤以高碳鉻軸承鋼生產(chǎn)量為最多。GCr15是高碳鉻軸承鋼的代表鋼種,它的綜合性能良好,淬火和回火后具有高而均勻的硬度、良好的耐磨性和高的接觸疲勞壽命,其熱加工變形性能好,球化退火后有良好的可切削性能,是各國廣泛應用的鋼種之一,也是高碳鉻軸承鋼中產(chǎn)量最大的鋼種。
①碳在GCr15中保證其具有足夠的淬透性、硬度值和耐磨性,但太高易產(chǎn)生大塊碳化物,一般應將其控制在規(guī)格中下限。
②鉻是碳化物形成元素,主要作用是提高鋼的淬透性和耐腐蝕性能,并可提高強度、硬度、耐磨性、彈性極限和屈服極限。鉻過高會因殘余奧氏體量增加而降低硬度,并易形成大塊碳化物,使鋼的韌性降低,一般將鉻控制在規(guī)格中限或中下限。
③錳和鉻一樣是碳化物形成元素,但這種碳化物易溶于奧氏體,回火時易析出和聚集,GCr15,錳主要作為脫氧元素,一般不宜過高。
④硅在GCr15中也主要作為脫氧元素,雖可強化鐵素體,提高強度,但使鋼過熱敏感性、裂紋和脫碳傾向性增大,一般也不宜控制太高。
⑤磷在鋼中嚴重引起凝固時的偏析,溶于鐵素體使晶粒扭曲、粗大,增加了鋼的冷脆性,對于GCr15屬絕對有害元素。
⑥硫?qū)S承鋼的影響目前還存在著意見分歧,一種觀點認為硫化物有利于改善氧化物夾雜變性,另一種觀點認為硫化物偏析不利于提高軸承壽命。瑞典在標準中將GCr15的硫定為0.005% -0.025%,而日本、德國、美國則將硫定得較低,規(guī)定硫≤0.010%。
⑦其他殘余元素。鎳由于增加了淬回火后殘余奧氏體量,降低硬度,故受到限制;鉬也作為殘余元素存在,其有害作用不明顯,但我國在標準中也進行了限制;銅易使鋼加熱時形成表面裂紋,會引起鋼的時效硬化,也作為軸承鋼的一個有害元素;鈦與溶解于鋼中的氮有著極強的親和力,其氮化鈦以及與氧形成的氧化鈦夾雜物堅硬、呈棱角狀,對軸承的疲勞壽命影響較大;砷、鉛、錫、銻、鉍五種有害元素屬低熔點有色金屬,易引起軸承零件表面出現(xiàn)軟點、硬度不均。
氫在固態(tài)鋼中的溶解度很小,并能在鋼中形成白點,對于軸承鋼,隨著鋼中含氫量的增加,鋼的接觸疲勞會降低;氮在鋼中豐獸與鋁、鈦形成夾雜鎊主娶害。經(jīng)真空處理,藝、氮降到較低水平;氧在鋼中主要以夾雜物的形式存在,按其化學成分及形態(tài)一般分為硫化物、氫化物、硅酸鹽和球狀氧化物四類,以降低夾雜物數(shù)量從而降低鋼中氧含量;硫化物對對軸承鋼的影響還存在歧見,一方面其可矽姜銅的切削性能及表面光潔度,另一方面如數(shù)量較多也不利于提高軸承疲勞壽命;鋼氧化物主要為氧化鋁夾雜,其在熱加工過程中不變形,其周圍易出現(xiàn)空洞或裂紋,直接危害著鋼的接觸疲勞性能;在脫氧由鋁控制的鋼中不應含有硅酸鹽夾雜物,但也可能在澆鑄過稈中二次氧化或耐材剝落混入鋼中,其形狀復雜、尺寸較大、巒形能力差,從而對軸承鋼質(zhì)量構(gòu)成潛在危險;點狀不變形夾雜主要斗,妊鋁酸鹽,其在熱加工中始終保持原狀,它的存在影響了軸承鋼工作時的接觸應力傳播,影響熱膨脹均勻性而引起的熱應力,從而加劇了接觸疲勞的降低。
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