冷处理对钢尺寸和高温接触疲劳寿命的影响

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1、冷处理对Cr4Mo4V钢尺寸和高温接触疲劳寿命的影响吴运榜　樊志强　叶健熠　　摘　要　Cr4Mo4V钢经过冷处理，不但可以使钢中残余奥氏体含量降低，更重要的是能改变钢的显微组织形态和亚结构。试验结果表明，钢的尺寸变化率，未冷处理钢是冷处理钢的1.82倍；高温接触疲劳额定寿命L10，冷处理钢较未冷处理提高37%。　　关键词　Cr4Mo4V钢　冷处理　高温　接触疲劳寿命EffectofColdTreatmentofSteelCr4Mo4VonDimensionandContactFatigueLifeatHighTemperatureWuYunbang,FanZhiqiangandY

2、eJianyi(LuoyangBearingResearchInstitute,Luoyang471039)　　Abstract　TheresidualausteniteinsteelCr4Mo4Vcanbereducedbycoldtreatment,anditismoreimportantthatbywhichthemorphologyofmicrostructureandsubstructureofsteelcanbeimproved.Thetestresultsshowedthatdimensionchangepercentofnon-cold-treatedsteelw

3、as1.82timesasmuchasthatofcold-treated-steel,andthecontactfatigueratinglifeofcold-treatedsteelathightemperatureincreased37%ascomparedwiththatofnon-cold-treatedsteel.　　MaterialsIndex　SteelCr4Mo4V,ColdTreatment,HighTemperature,ContactFatigueLife　　Cr4Mo4V钢属Mo系低合金工具钢类型，该钢具有优良的综合机械性能和冷热加工工艺性能，400℃时

4、的高温硬度能保持58HRC。广泛用于工作温度在316℃以下，DN值在2.4×106左右的航空发动机主轴轴承。　　轴承工作温度大于200℃，如果热处理工艺不当，钢中残余奥氏体将会分解，并引起尺寸变化。冷处理可使钢中残余奥氏体含量降到最低程度，使尺寸变化率降至最小，轴承的高精度才可以得到保证。　　轴承材料的疲劳是表示轴承寿命的明显特性之一，疲劳现象通常以发生剥离作为初始特征，剥离的深度位于最大剪应力区域，产生剥离的原因在于滚动体在滚道上滚动时，在接近并平行于滚道面的套圈和滚动体内部，由于交变剪应力的振幅作用使得滚道下出现微裂纹，裂纹的进一步扩张而形成剥离，即产生疲劳破坏。经冷处理后C

5、r4Mo4V钢的显微组织形态和亚结构的变化，提高了钢的强韧性，从而提高了钢的接触疲劳寿命。1　试验用材料　　试验用HCr4Mo4V钢采用真空感应+真空自耗(VIM+VAR)即“双真空”的冶炼工艺(抚顺特殊钢公司提供)。试验用材料的规格、原始硬度及其化学成分见表1。钢的冶金质量见表2。中心疏松、一般疏松和偏析的检验结果符合相应的标准规定。表1　试验用料的化学成分Table1Chemicalcompositionsoftestingmaterial规格/mm原始硬度/HB化　学　成　分　/%CMnSiSPNiCrMoVCuCoWOΦ9.2Φ12.5229～217241～2290.79

6、0.800.310.320.160.190.00170.00170.0070.0060.110.124.104.134.344.271.070.990.070.070.030.030.060.030.00040.0006　表2　试验用钢HCr4Mo4V的冶金质量Table2　MetallurgicalqualityoftestingsteelHCr4Mo4V规格/mm非金属夹杂物碳化物不均匀性脱碳层深　度/mm晶粒度级　别氧化物硫化物点状Φ12.50.5×100.5×100×101×51.5×42.0×10×57～57～5Φ9.20.5×100.5×100×101×81.5×20

7、×40.2×17～58注：例0.5×5——0.5表示级别，5表示试样数。　　由表1、表2可知，试验用材料HCr4Mo4V钢的化学成分和冶金质量有关项目检验结果，符合航空发动机主轴轴承用HCr4Mo4V钢试制技术条件(YZ2-9)要求。2　试验方法　　尺寸稳定性的试件尺寸为Φ10×100mm，试件两端面平行差≤0.005mm。　　试件由Φ12.5mmHCr4Mo4V冷拉条钢加工而成。用前民德产0～450mm万能测长仪测量尺寸变化。　　高温接触疲劳性能采用日本产五球滚动疲劳试验机。试