Матэрыяльныя фактары, якія ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў

Матэрыяльныя фактары, якія ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў

Раннія формы адмовы падшыпнікаў у асноўным ўключаюць расколіны, пластычную дэфармацыю, знос, карозію і стомленасць. У нармальных умовах няспраўнасць падшыпнікаў у першую чаргу звязана з кантактнай стомленасцю. У дадатак да ўмоў эксплуатацыі адмова падшыпніка ў асноўным абмяжоўваецца цвёрдасцю, трываласцю, глейкасцю, зносаўстойлівасцю, устойлівасцю да карозіі і ўнутраным напружаным станам сталі. Асноўныя фактары, якія выклікаюць адмову з-за матэрыялаў падшыпнікаў, наступныя.

Сталь падшыпніка ўплывае на тэрмін службы падшыпніка

Падшыпнічная сталь (AISI 52100 і GCr15) з'яўляецца адным з асноўных фактараў, якія ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў. У асноўным выкарыстоўваецца выбар матэрыялу, гарантыя матэрыялу і тэрмічная апрацоўка для забеспячэння паляпшэння жыццё падшыпніка. Падшыпнікі качэння звычайна вырабляюцца з высокавугляродзістай хромистой сталі, і іх хімічны склад практычна не змяняецца. Аднак розныя метады плаўлення прыводзяць да рознай чысціні матэрыялаў, што моцна ўплывае на тэрмін службы. У тых жа ўмовах кантакту стрэсу, тэрмін службы кантакту стомленасці керамічныя падшыпнікі лепш, чым у сталёвых падшыпнікаў; у выпадку высокай хуткасці, невялікі нагрузкі і невялікай ударнай нагрузкі можна аддаць перавагу керамічным шарыкападшыпнікам. Відаць, што ўплыў матэрыялаў на стомленасць падшыпнікаў вельмі значны.

AISI-52100-Апорная сталь

Мартэнсітны стан падшыпнікавай сталі

Калі зыходная структура высокавугляродзістай хромістай сталі ўяўляе сабой грануляваны перліт, у стане нізкатэмпературнага адпуску пасля загартоўкі ўтрыманне вугляроду ў загартаваным мартэнсіце істотна паўплывае на механічныя ўласцівасці сталі. Трываласць і трываласць складаюць каля 0.5%, даўгавечнасць пры кантакце - каля 0.55%, а ўстойлівасць да раздушвання - каля 0.42%. Пры змесце вугляроду GCr15 сталь загартаванага мартенсита складае 0.5% ~ 0.56%, самая моцная ўстойлівасць да адмовы можа быць атрымана ўсёабдымныя механічныя ўласцівасці.

Мартэнсіт, атрыманы ў гэтым выпадку, з'яўляецца крыптакрышталічным мартэнсітам, а вымеранае ўтрыманне вугляроду - гэта сярэдняе ўтрыманне вугляроду. Фактычна ўтрыманне вугляроду ў мартенсіце нераўнамернае ў мікрарэгіёне. Канцэнтрацыя вугляроду каля карбіду вышэй, чым канцэнтрацыя зыходнага ферыту далёка ад карбіду. Таму тэмпературы, пры якіх яны пачынаюць мартенситное ператварэнне, розныя. Гэта інгібіруе рост зерняў мартэнсіту і дэманстрацыю мікраскапічнай марфалогіі і становіцца крыптакрышталічным мартэнсітам. Ён можа пазбегнуць мікратрэшчыны, якія лёгка ўзнікаюць пры загартоўцы сталі з высокім утрыманнем вугляродзіста, а яго субструктура ўяўляе сабой палоскавы мартэнсіт з высокай трываласцю і трываласцю. Такім чынам, толькі калі сярэдневугляродзісты крыптакрышталічны мартэнсіт атрыманы падчас загартоўкі высокавугляродзістай сталі, дэталі падшыпнікаў могуць дасягнуць найлепшага стану ўстойлівасці да разбурэння.

Мартэнсітны стан падшыпнікавай сталі

Рэшткавы аўстэніт у падшыпнікавай сталі

Пасля загартоўкі высокавугляродзістая хромістая сталь можа ўтрымліваць 8%~20% Ar (затрыманы аўстэніт). Ar ў апорных дэталях мае перавагі і недахопы. Каб прыстасавацца да найлепшых умоў, утрыманне Ar павінна быць адпаведным. Паколькі колькасць Ar у асноўным звязана з умовамі аўстэнізацыі пры закалцы і нагрэве, яго колькасць таксама будзе ўплываць на ўтрыманне вугляроду ў загартаваным мартэнсіце і колькасць нераствораных карбідаў. Цяжка дакладна адлюстраваць уплыў колькасці Ar на механічныя ўласцівасці. З гэтай мэтай былі зафіксаваны аўстэнітныя ўмовы і выкарыстоўваўся працэс аўстэнітызацыі тэрмічнай стабілізацыі для атрымання розных колькасцяў Ar. Даследаваны ўплыў утрымання Ar на цвёрдасць і кантактную ўсталостнасць сталі GCr15 пасля загартоўкі і нізкай тэмпературы. Па меры павелічэння ўтрымання аўстэніту цвёрдасць і кантактная стомленасць павялічваюцца, а затым памяншаюцца пасля дасягнення піка, але пікавае ўтрыманне Ar адрозніваецца. Пік цвёрдасці з'яўляецца каля 17% Ar, у той час як тэрмін кантактнай стомленасці пік адбываецца каля 9%.

Рэшткавы аўстэніт у падшыпнікавай сталі

Калі выпрабавальная нагрузка памяншаецца, уплыў на кантактную стомленасць з-за павелічэння ўтрымання Ar памяншаецца. Гэта адбываецца таму, што калі колькасць Ar невялікая, гэта мала ўплывае на зніжэнне трываласці, але эфект узмацнення жорсткасці відавочны. Прычына ў тым, што калі нагрузка невялікая, Ar падвяргаецца невялікай колькасці дэфармацыі, якая не толькі зніжае пік напружання, але і ўмацоўвае дэфармаваны Ar шляхам апрацоўкі і мартенсітнага пераўтварэння, выкліканага напружаннем. Аднак, калі нагрузка вялікая, вялікая пластычная дэфармацыя Ar і матрыцы выкліча лакальную канцэнтрацыю напружання і разрыў, тым самым зніжаючы тэрмін службы. Варта адзначыць, што дабратворны эфект Ar павінен быць у стабільным стане Ar. Калі ён самаадвольна ператвараецца ў мартэнсіт, трываласць сталі рэзка зніжаецца і сталь становіцца далікатнай.

Нерастворенные карбіды ў падшыпнікавай сталі

На колькасць, марфалогію, памер і размеркаванне нераствораных карбідаў у загартаванай сталі ўплывае не толькі хімічны склад сталі і зыходная структура перад загарткай, але і ўмовы аустенитизации. Што датычыцца ўплыву нераствораных карбідаў на тэрмін службы падшыпнікаў, даследаванняў па ўздзеянні менш. Карбід - цвёрдая і далікатная фаза. Акрамя таго, што гэта карысна для зносаўстойлівасці, гэта прывядзе да канцэнтрацыі напружання ў матрыцы падчас апорнай нагрузкі (асабліва, калі карбід несферычны) і выкліча расколіны, што прывядзе да зніжэння трываласці і ўстойлівасці да стомленасці. У дадатак да ўласнага ўздзеяння на ўласцівасці сталі, загартаваныя нераствораныя карбіды таксама ўплываюць на ўтрыманне вугляроду, утрыманне Ar і размеркаванне загартаванага мартэнсіту, тым самым аказваючы дадатковы ўплыў на ўласцівасці сталі.

Нерастворенные карбіды ў падшыпнікавай сталі

Для выяўлення ўплыву нерастворенных карбідаў на характарыстыкі выкарыстоўвалася сталь з розным утрыманнем вугляроду. Пасля загартоўкі ўтрыманне вугляроду ў мартэнсіце і ўтрыманне Ar былі аднолькавымі, але ўтрыманне нерастворанага карбіду адрознівалася. Пасля загартоўкі пры 150°C, паколькі мартенсіт мае такое ж утрыманне вугляроду і большую цвёрдасць, невялікае павелічэнне нераствораных карбідаў не прывядзе да значнага павелічэння цвёрдасці. Нагрузка пад ціскам, якая адлюстроўвае трываласць і трываласць, паменшыцца, але працягласць кантактнай стомленасці, якая адчувальная да канцэнтрацыі напружання, значна павялічыцца. паменшыць. Такім чынам, празмерная загартоўка нераствораных карбідаў шкодзіць комплексным механічным уласцівасцям і ўстойлівасці сталі да адмоваў. Адпаведнае зніжэнне ўтрымання вугляроду ў падшыпнікавай сталі - адзін са спосабаў павелічэння тэрміну службы падшыпнікаў.

ТЭРМАЦЫЯ
ПАДШЫПНІКОВАЯ СЫРАВІНА
тэрмічная апрацоўка 1

Перадавое абсталяванне для тэрмаапрацоўкі ад Aubearing

У дадатак да колькасці загартаваных нераствораных карбідаў, якія ўплываюць на ўласцівасці матэрыялу, памер, марфалогія і размеркаванне таксама ўплываюць на ўласцівасці матэрыялу. Каб пазбегнуць шкоды ад нераствораных карбідаў у падшыпнікавай сталі, неабходна, каб нераствораныя карбіды былі невялікімі (невялікая колькасць), малымі (невялікі памер), аднастайнымі (розніца ў памерах вельмі малая адзін ад аднаго і раўнамерна размеркавана), круглыя ​​(кожны цвёрды сплав шарападобны). Варта адзначыць, што невялікая колькасць нерастворенных карбідаў у падшыпнікавай сталі пасля загартоўкі неабходна не толькі для падтрымання дастатковай зносаўстойлівасці, але і для атрымання дробназярністага криптомартенсита.

Рэшткавыя напружання пасля загартоўкі і адпуску

Дэталі падшыпніка ўсё яшчэ маюць вялікія ўнутраныя напружання пасля загартоўкі і нізкатэмпературнага адпуску. Рэшткавае ўнутранае напружанне ў дэталях мае як перавагі, так і недахопы. Пасля тэрмічнай апрацоўкі падшыпнікавай сталі, па меры павелічэння рэшткавага напружання сціску на паверхні, усталостная трываласць сталі павялічваецца. Наадварот, калі рэшткавае ўнутранае напружанне на паверхні зніжаецца, трываласць на ўсталасць падшыпнікавай сталі зніжаецца. Гэта таму, што стомленае разбурэнне падшыпніка адбываецца, калі ён падвяргаецца празмернаму расцяжэння. Калі на паверхні застаецца вялікае напружанне сціску, яно кампенсуе напружанне расцяжэння таго ж значэння, і фактычнае значэнне напружання расцяжэння падшыпнікавай сталі будзе зніжана, выклікаючы стомленасць Калі лімітавае значэнне трываласці павялічваецца, калі застаецца вялікае напружанне расцяжэння на паверхні яна будзе накладвацца з нагрузкай на расцяжэнне, і фактычнае напружанне на расцяжэнне падшыпнікавай сталі значна ўзрасце, нават калі гранічнае значэнне трываласці на стомленасць будзе зніжана. Такім чынам, пакіданне вялікага напружання сціску на паверхні дэталяў падшыпніка пасля загартоўкі і водпуску таксама з'яўляецца адной з мер для павышэння тэрміну службы (вядома, празмернае рэшткавае напружанне можа выклікаць дэфармацыю падшыпніка або нават парэпанне, таму трэба надаваць дастатковую ўвагу) .

Змест прымешак падшыпнікавай сталі

Прымешкі ў падшыпнікавай сталі ўключаюць неметалічныя ўключэння і ўтрыманне шкодных элементаў (кіслатарастваральных). Іх шкода для прадукцыйнасці часта ўзаемаўзмацняецца. Напрыклад, чым вышэй ўтрыманне кіслароду, тым аксідныя ўключэння. Уплыў прымешак у падшыпнікавай сталі на механічныя ўласцівасці і ўстойлівасць да разбурэння дэталяў звязаны з тыпам, прыродай, колькасцю, памерам і формай прымешак, але звычайна аказвае эфект зніжэння трываласці, пластычнасці і даўгавечнасці.
Па меры павелічэння памеру ўключэнняў усталостная трываласць зніжаецца, і чым вышэй трываласць на расцяжэнне падшыпнікавай сталі, тым мацней тэндэнцыя зніжэння. Па меры павелічэння ўтрымання кіслароду ў падшыпнікавай сталі (павелічэння аксідных уключэнняў) пад уздзеяннем высокіх нагрузак зніжаецца таксама стомленасць пры выгіне і кантактная стомленасць. Такім чынам, для дэталяў падшыпнікаў, якія працуюць пад высокай нагрузкай, неабходна знізіць утрыманне кіслароду ў сталі падшыпнікаў, якая выкарыстоўваецца ў вытворчасці. Некаторыя даследаванні паказалі, што ўключэнні MnS у сталі маюць эліпсоідную форму і могуць ахінуць шкодныя аксідныя ўключэнні, таму яны менш уплываюць на скарачэнне тэрміну службы ўсталасці і нават могуць быць карыснымі, таму іх можна мякка кантраляваць.

Змест прымешак падшыпнікавай сталі

Кантроль матэрыяльных фактараў, якія ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў

Каб падтрымліваць вышэйзгаданыя матэрыяльныя фактары, якія ўплываюць на тэрмін службы падшыпнікаў, у найлепшым стане, спачатку неабходна пракантраляваць зыходную структуру сталі перад загартоўкай. Тэхнічныя меры, якія могуць быць прыняты, уключаюць: высокатэмпературную (1050°C) аўстенитизацию і хуткае астуджэнне да 630°C ізатэрмічную нармалізацыю для атрымання псеўдаэўтэктоіднай тонкай перлітнай структуры або ізатэрмічную апрацоўку пры 420°C для атрымання бейнітнай структуры. Хуткі адпал з выкарыстаннем адпрацаванага цяпла кавання і пракаткі таксама можа быць выкарыстаны для атрымання дробназярністай перлітнай структуры, каб забяспечыць дробныя і раўнамернае размеркаванне карбідаў у сталі. Калі зыходная структура ў гэтым стане аустенитизирована шляхам загартоўкі і награвання, у дадатак да карбідаў, раствораных у аустените, нераствораныя карбіды будуць агрэгавацца ў дробныя часціцы.

Калі першапачатковая структура сталі пастаянная, утрыманне вугляроду ў загартаваным мартэнсіце (гэта значыць утрыманне вугляроду ў аўстэніце пасля загартоўкі і нагрэву), колькасць захаванага аўстэніту і колькасць нераствораных карбідаў у асноўным залежаць ад тэмпературы нагрэву загартоўкі і час вытрымкі. , па меры павышэння тэмпературы нагрэву загартоўкі (на працягу пэўнага часу) колькасць нераствораных карбідаў у сталі памяншаецца (утрыманне вугляроду ў загартаваным мартэнсіце павялічваецца), колькасць захаванага аўстэніту павялічваецца, і цвёрдасць спачатку павялічваецца з павелічэннем загартоўкі тэмпература. Пасля дасягнення пікавага значэння ён зніжаецца па меры павышэння тэмпературы. Калі тэмпература нагрэву загартоўкі пастаянная, па меры павелічэння часу аустенитизации колькасць нераствораных карбідаў памяншаецца, колькасць захаванага аўстэніту павялічваецца, а цвёрдасць павялічваецца. Калі часу больш, гэтая тэндэнцыя запавольваецца. Калі карбіды ў зыходнай структуры тонкія, карбіды лёгка раствараюцца ў аўстэніт, таму пік цвёрдасці пасля загартоўкі перамяшчаецца да больш нізкай тэмпературы і з'яўляецца за меншы час аўстэнізацыі.

новае пра 5

Такім чынам, пасля загартоўкі сталі GCrI5 аптымальны структурны склад складае каля 7% нераствораных карбідаў і каля 9% захаванага аўстэніту (сярэдняе ўтрыманне вугляроду ў скрытакрышталічным мартэнсіце складае каля 0.55%). больш, калі карбіды ў першапачатковай структуры невялікія і раўнамерна размеркаваныя, калі мікраструктурны склад на вышэйзгаданым узроўні надзейна кантралюецца, гэта выгадна для атрымання высокіх комплексных механічных уласцівасцей і, такім чынам, для доўгага тэрміну службы. Варта адзначыць, што калі зыходная структура з дробнадысперснымі карбідамі загартоўваецца, награваецца і падтрымліваецца ў цяпле, нераствораныя дробныя карбіды будуць агрэгавацца і расці, робячы яе грубай. Такім чынам, час загартоўкі і нагрэву дэталяў падшыпнікаў з такой арыгінальнай канструкцыяй не павінна быць занадта доўгім. Выкарыстанне хуткага нагрэву працэсу аустенитизации і загартоўкі дазволіць дасягнуць больш высокіх комплексных механічных уласцівасцяў.

Для таго, каб пакінуць вялікае напружанне сціску на паверхні дэталяў падшыпніка пасля загартоўкі і адпуску, падчас загартоўкі і нагрэву можа быць уведзена атмасфера науглероживания або азатавання, а паверхневае науглероживание або азатаванне можа праводзіцца на працягу кароткага перыяду часу. Паколькі фактычнае ўтрыманне вугляроду ў аустените невысокае, калі гэты від сталі загартоўваецца і награваецца, што значна ніжэй, чым раўнаважная канцэнтрацыя, паказаная на фазавай дыяграме, яна можа паглынаць вуглярод (або азот). Калі аустенит змяшчае больш вугляроду або азоту, яго Ms памяншаецца. Падчас загартоўкі павярхоўны пласт падвяргаецца мартэнсітнай трансфармацыі за ўнутраным пластом і стрыжнем, што прыводзіць да большага рэшткавага напружання сціску. Пасля таго, як сталь GCrl5 была нагрэта і загартавана ў атмасферы науглероживания і ненауглероженной атмасферы (абодва былі загартаваны пры нізкай тэмпературы), выпрабаванне на кантактную стомленасць паказала, што тэрмін службы паверхневай науглероженной сталі быў у 1.5 разы большы, чым у ненауглероженной сталі. Прычына ў тым, што паверхня науглероженных дэталяў мае вялікае рэшткавае напружанне сціску.

заключэнне

Асноўныя матэрыяльныя фактары і ступень кантролю, якія ўплываюць на тэрмін службы дэталяў падшыпнікаў качэння з высокавугляродзістай хромістай сталі:

(1) Карбіды ў першапачатковай структуры сталі перад загартоўкай павінны быць тонкімі і дысперснымі. Гэта можа быць дасягнута з дапамогай высокатэмпературнай аўстэнітызацыі 630 ℃ або 420 ℃ або з выкарыстаннем адпрацаванага цяпла кавання і пракаткі для хуткага адпалу.

(2) Пасля загартоўкі сталі GCr15 патрабуецца атрымаць мікраструктуру скрытакрышталічнага мартэнсіту з сярэднім утрыманнем вугляроду каля 0.55%, каля 9% Ar і каля 7% нераствораных карбідаў у аднастайным і круглым стане. Гэтую мікраструктуру можна атрымаць шляхам кантролю тэмпературы і часу нагрэву загартоўкі.

(3) Пасля таго, як дэталі загартаваны і адпушчаны пры нізкай тэмпературы, патрабуецца вялікае рэшткавае напружанне сціску на паверхні, што дапамагае палепшыць устойлівасць да стомленасці. Падчас загартоўкі і нагрэву паверхня можа быць цементирована або азотирована на працягу кароткага перыяду часу, так што на паверхні застаецца вялікае напружанне сціску.

(4) Сталь, якая выкарыстоўваецца для вытворчасці дэталяў падшыпнікаў, патрабуе высокай чысціні, у асноўным для зніжэння ўтрымання O2, N2, P, аксідаў і фасфідаў. Электрашлакавы пераплаў, вакуумная плаўка і іншыя тэхнічныя меры могуць быць выкарыстаны для таго, каб утрыманне кіслароду ў матэрыяле было ≤15PPM.