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1、2005年9月四川师范大学学报(自然科学版)Sept.,2005第28卷第5期JournalofSichuanNormalUniversity(NaturalScience)Vol.28,No.5硫化物对GCr15轴承钢疲劳寿命的影响张维平(成都大学华冶新材料研究所,四川成都610106)摘要:硫使钢产生“热脆”,异相夹杂物使钢基体产生嵌镶应力,对基体产生划伤、割裂作用,破坏机体的连续性.不同类型异相夹杂因其形状、性能、分布、线膨胀系数等的不同而对基体产生的影响迥异.硫化物夹杂因其塑性好、线膨胀系数大、对轴承钢疲劳寿命影响较小.对硬脆夹杂物有包裹作用
2、而对轴承钢疲劳裂纹的产生、发展有一定阻碍作用.但在脆性夹杂物大幅度降低条件下,硫(硫化物杂夹)含量范围应当予以限制.关键词:硫化物;异相夹杂;GCr15轴承钢;微裂纹;疲劳寿命中图分类号:TG142.33文献标识码:A文章编号:1001-8395(2005)05-0619-04滚动轴承是重要的机械基础件,在所有的机械产仅靠提高纯洁度来提高轴承疲劳寿命等性能,难度品和工程结构中应用十分广泛.轴承的寿命和可靠性加剧,成本巨幅上扬.鉴于此,本工作通过对硫化物虽然与轴承的设计、加工制造、润滑条件、安装、维护等夹杂在轴承钢中的形态、分布以及与脆性夹杂的相因素有
3、关,但其高质量的关键,与材料本身的高质量和对比例关系的实验研究,探讨在不改变轴承钢纯洁合理的浇铸、成型、加工、热处理工艺密切相关.滚动轴度、冶炼成本增加不大的条件下,改善轴承钢的应承在接触应力持久反复作用下,表面产生针状或痘状用性能.凹坑、麻点剥落,引起疲劳剥落损坏,使轴承丧失基本1实验功能,终止轴承使用寿命.硫(S),工业用钢不可避免的非金属杂质元素,在夜态钢里有相当大的溶解度,而在有两批次P5306轴承(GCr15轴承钢)其材料成固态钢中溶解度极低,且随温度降低而降低.析出硫与份如表1所示.从表1可看出B批次轴承钢成份硫含金属(非金属)元素以化合
4、物形态存在,作为钢中异物量超标,各选10件,用于某厂家专机减速器中(中等(夹杂物)影响滚动轴承的疲劳寿命.(冲击)载货,中等转速),使用情况如表2所示.相当长一段时间,以含C1.0%、Cr1.5%为代表表1P5306轴承钢成份的高碳铬轴承钢,化学元素含量几乎没有变化,但Table1ChemiccompositionofP5306bearingsteel其疲劳寿命却成倍甚至几十倍的提高,原因在于轴批次CSiMnCrSP承材料的纯洁度提高了.随着轴承钢应用领域的扩A0.95～1.000.15～0.300.20～0.351.30～1.650.005～0.0
5、150.05～0.027展,应用环境变化,对轴承性能要求愈来愈苛刻.仅B0.95～1.050.15～0.300.20～0.401.30～1.650.010～0.0250.05～0.027表2P5306轴承轴使用情况Table2TheapplicationaboutP5306bearingsteel99A批次试样编号现象外观循环次数/(×10)B批次试样编号现象外观循环次数/(×10)1噪声麻点剥落0.21噪声麻点剥落32正常正常>82噪声麻点剥落43噪声麻点剥落23噪声麻点剥落1.54噪声麻点剥落0.54正常正常>85噪声麻点剥落15正常正常>86正
6、常正常>86噪声麻点剥落2.57噪声麻点剥落0.97噪声麻点剥落38噪声麻点剥落28正常正常>89噪声麻点剥落0.89噪声麻点剥落0.810正常正常>810正常正常>8注:均采用脂润滑收稿日期:2004-07-20作者简介:张维平(1959-),男,工程师620四川师范大学学报(自然科学版)28卷从表2可看出B批次轴承钢成份硫含量虽然理后,在显微镜下观察如图1和图2所示(图1和图9超标,但疲劳寿命并不低于A批次轴承.在B批次2中试样B5,循环次数>8×10).使用正常轴承中外圈有明显印痕处取试样,制样处ab5图1GCr15轴承钢显微组织(×10)图2
7、GCr15轴承钢显微组织(×600)Fig.1ThemicrostructureoftheGCr15bearingsteelFig.2ThemicrostructureoftheGCr15bearingsteel2结果与讨论2.2轴承接触疲劳破坏的组织变化图1可看出马氏体已发生变化,位于表层下0.004～0.02mm处有一深2.1关于轴承疲劳寿命众所周知,滚动轴承滚暗色侵蚀区,呈现出析出物腐蚀斑点,在滚动接触循环珠与滚道(槽形)弹性挤压时接触面呈椭圆形,实际应力作用下,表层下A残量减少.图1(a)为印迹下应三相接触应力分布如图3和图4所示.5力集中区
8、域,×10,(b)“白色区”为线状变态组织,×1162.图2可看出为典型“飞蝴蝶”(单翼)形貌显微组织,十分
