Følg mig på: 
Materielle faktorer, der påvirker lejernes levetid
De tidlige fejltilstande for lejer omfatter hovedsageligt revner, plastisk deformation, slid, korrosion og træthed. Under normale forhold skyldes lejesvigt primært kontakttræthed. Ud over driftsbetingelser er lejefejl hovedsageligt begrænset af stålets hårdhed, styrke, sejhed, slidstyrke, korrosionsbestandighed og indre spændingstilstand. De vigtigste faktorer, der forårsager svigt på grund af lejematerialer, er som følger.
Lejestål (AISI 52100 & GCr15） er en af de vigtigste faktorer, der påvirker lejernes levetid. Det bruger hovedsageligt materialevalg, materialegaranti og varmebehandling for at sikre forbedring af bærende liv. Rulningslejer er generelt lavet af chromlejestål med højt kulstofindhold, og deres kemiske sammensætning forbliver næsten uændret. Forskellige smeltemetoder fører dog til forskellig renhed af materialer, hvilket har stor betydning for levetiden. Under de samme kontaktspændingsforhold vil kontakttræthedslevetiden på keramiske lejer er bedre end stållejer; i tilfælde af høj hastighed, let belastning og lille stødbelastning kan keramiske kuglelejer foretrækkes. Det kan ses, at materialernes indvirkning på lejernes udmattelseslevetid er meget betydelig.
Martensittilstand af lejestål
Når den oprindelige struktur af chromstål med højt kulstofindhold er granulær perlit, i lavtemperaturtempereringstilstanden efter bratkøling, vil kulstofindholdet i den bratkølede martensit signifikant påvirke stålets mekaniske egenskaber. Styrken og sejheden er omkring 0.5 %, kontakttræthedslevetiden er omkring 0.55 %, og knusningsmodstanden er omkring 0.42 %. Når kulstofindholdet af GCr15 stål quenched martensit er 0.5% ~ 0.56%, den stærkeste modstand mod fejl kan opnås omfattende mekaniske egenskaber.
Den opnåede martensit i dette tilfælde er kryptokrystallinsk martensit, og det målte kulstofindhold er det gennemsnitlige kulstofindhold. Faktisk er kulstofindholdet i martensit ikke ensartet inden for mikroregionen. Kulstofkoncentrationen nær karbiden er højere end den oprindelige ferrit langt væk fra karbiden. Derfor er temperaturerne, ved hvilke de begynder at gennemgå martensitisk transformation, forskellige. Dette hæmmer væksten af martensitkorn og visningen af mikroskopisk morfologi og bliver til kryptokrystallinsk martensit. Det kan undgå mikrorevner, der let opstår, når stål med højt kulstofindhold er bratkølet, og dens understruktur er strimmelmartensit med høj styrke og sejhed. Derfor, kun når medium-carbon kryptokrystallinsk martensit opnås under bratkøling af high-carbon stål, kan lejedele opnå den bedste tilstand af modstandsdygtighed over for svigt.
Rester af austenit i lejestål
Efter bratkøling kan kromstål med højt kulstofindhold indeholde 8% ~ 20% Ar (tilbageholdt austenit). Ar i lejedele har fordele og ulemper. For at tilpasse sig til den bedste tilstand bør Ar-indholdet være passende. Da mængden af Ar hovedsageligt er relateret til austenitiseringsbetingelserne ved bratkøling og opvarmning, vil dens mængde også påvirke kulstofindholdet i bratkølet martensit og mængden af uopløste karbider. Det er vanskeligt nøjagtigt at afspejle virkningen af Ar-mængde på mekaniske egenskaber. Til dette formål blev de austenitiske betingelser fastsat, og den austenitiserende termiske stabiliseringsproces blev brugt til at opnå forskellige mængder Ar. Effekten af Ar-indhold på hårdheden og kontaktudmattelseslevetiden for GCr15-stål efter bratkøling og lav temperatur blev undersøgt. Efterhånden som austenitindholdet stiger, øges hårdheden og kontakttræthedslevetiden, og falder derefter efter at have nået toppen, men toppen Ar-indholdet er anderledes. Hårdhedstoppen viser sig ved ca. 17 % Ar, mens kontakttræthedslevetid Toppen forekommer ved omkring 9 %.
Når testbelastningen falder, falder påvirkningen af kontaktudmattelseslevetiden på grund af stigningen i Ar-indhold. Dette skyldes, at når mængden af Ar er lille, har det ringe effekt på styrkereduktionen, men hærdningseffekten er indlysende. Årsagen er, at når belastningen er lille, gennemgår Ar en lille mængde deformation, som ikke kun reducerer spændingstoppen, men også styrker den deformerede Ar gennem bearbejdning og spændingsbelastningsinduceret martensitisk transformation. Men hvis belastningen er stor, vil den store plastiske deformation af Ar og matrixen forårsage lokal spændingskoncentration og brud, hvorved levetiden reduceres. Det skal påpeges, at den gavnlige virkning af Ar skal være i den stabile tilstand af Ar. Hvis det spontant omdannes til martensit, vil stålets sejhed blive kraftigt reduceret, og stålet vil blive skørt.
Uopløste karbider i lejestål
Mængden, morfologien, størrelsen og fordelingen af uopløste karbider i bratkølet stål påvirkes ikke kun af stålets kemiske sammensætning og den oprindelige struktur før bratkøling, men også af austenitiseringsforholdene. Med hensyn til påvirkningen af uopløste carbider på lejernes levetid, er der færre undersøgelser af påvirkningen. Carbid er en hård og skør fase. Ud over at være gavnligt for slidstyrken, vil det forårsage spændingskoncentration med matrixen under belastning (især hvis karbiden er ikke-sfærisk) og forårsage revner, som vil reducere sejhed og udmattelsesbestandighed. Udover sin egen påvirkning af stålets egenskaber, påvirker de bratkølede uopløste karbider også kulstofindholdet og Ar-indholdet og fordelingen af den bratkølede martensit og har derved yderligere indflydelse på stålets egenskaber.
For at afsløre virkningen af uopløste karbider på ydeevnen blev stål med forskelligt kulstofindhold brugt. Efter bratkøling var martensit-carbonindholdet og Ar-indholdet det samme, men indholdet af uopløst carbid var forskelligt. Efter anløbning ved 150°C, Da martensit har samme kulstofindhold og højere hårdhed, vil en lille stigning i uopløste karbider ikke øge hårdheden meget. Trykbelastningen, der afspejler styrke og sejhed, vil falde, men kontaktudmattelseslevetiden, som er følsom over for belastningskoncentration, vil stige betydeligt. reducere. Derfor er overdreven bratkøling af uopløste karbider skadeligt for stålets omfattende mekaniske egenskaber og fejlmodstandsdygtighed. En passende reduktion af kulstofindholdet i lejestål er en af måderne til at øge lejernes levetid.
Avanceret varmebehandlingsudstyr fra Aubearing
Ud over mængden af bratkølede uopløste karbider, der påvirker materialeegenskaberne, påvirker størrelsen, morfologien og fordelingen også materialeegenskaberne. For at undgå skaden af uopløste karbider i lejestål kræves det, at de uopløste karbider er små (lille mængder), små (lille størrelse), ensartede (størrelsesforskellen er meget lille fra hinanden og jævnt fordelt), rund (hvert hårdmetal er sfærisk). Det skal påpeges, at en lille mængde uopløste karbider i lejestål efter bratkøling ikke kun er nødvendig for at opretholde tilstrækkelig slidstyrke, men også for at opnå finkornet kryptomartensit.
Restbelastning efter bratkøling og temperering
Lejedele har stadig stor indre belastning efter bratkøling og anløbning ved lav temperatur. Residual intern stress i dele har både fordele og ulemper. Efter varmebehandling af lejestål, når den resterende trykspænding på overfladen øges, øges stålets udmattelsesstyrke. Tværtimod, når den resterende indre spænding på overfladen falder, falder udmattelsesstyrken af lejestålet. Dette skyldes, at lejets udmattelsessvigt opstår, når det udsættes for for stor trækspænding. Når en stor trykspænding forbliver på overfladen, vil det udligne trækspændingen af samme værdi, og den faktiske trækspændingsværdi af lejestålet vil blive reduceret, hvilket forårsager træthed. Når styrkegrænseværdien stiger, når en stor trækspænding forbliver på overfladen vil det blive overlejret med trækspændingsbelastningen, og den faktiske trækspænding af lejestålet vil stige betydeligt, selvom udmattelsesstyrkegrænseværdien reduceres. Derfor er at efterlade en stor trykspænding på overfladen af lejedele efter bratkøling og anløbning også en af foranstaltningerne til at forbedre levetiden (selvfølgelig kan overdreven restspænding forårsage lejedeformation eller endda revnedannelse, så der skal lægges tilstrækkelig vægt på) .
Urenhedsindhold i lejestål
Urenheder i lejestål omfatter ikke-metalliske indeslutninger og indhold af skadelige grundstoffer (syreopløselige). Deres skade på ydeevnen er ofte gensidigt forstærkende. For eksempel, jo højere iltindholdet er, desto oxidindeslutninger. Indvirkningen af urenheder i lejestål på de mekaniske egenskaber og modstandsdygtighed over for brud er relateret til typen, arten, mængden, størrelsen og formen af urenhederne, men har sædvanligvis den effekt at reducere sejhed, plasticitet og udmattelseslevetid.
Efterhånden som størrelsen af indeslutninger øges, falder udmattelsesstyrken, og jo højere trækstyrken af lejestålet er, desto større er faldtendensen. Når iltindholdet i lejestål stiger (oxidindeslutninger øges), falder bøjningstrætheden og kontaktudmattelseslevetiden også under påvirkning af høj belastning. For lejedele, der arbejder under høj belastning, er det derfor nødvendigt at reducere iltindholdet i det lejestål, der anvendes til fremstilling. Nogle undersøgelser har vist, at MnS indeslutninger i stål har en ellipseformet form og kan indpakke skadelige oxidindeslutninger, så de har mindre indflydelse på at reducere træthedslevetiden og kan endda være gavnlige, så de kan kontrolleres skånsomt.
Kontrol af materielle faktorer, der påvirker lejernes levetid
For at holde de ovennævnte materialefaktorer, der påvirker lejernes levetid, i den bedste stand, er det først nødvendigt at kontrollere stålets oprindelige struktur før bratkøling. Tekniske foranstaltninger, der kan tages, omfatter: højtemperatur (1050°C) austenitisering og hurtig afkøling til 630°C isotermisk normalisering for at opnå pseudo Eutectoid fin perlitstruktur eller isotermisk behandling ved 420°C for at opnå bainitstruktur. Hurtig udglødning ved brug af spildvarmen fra smedning og valsning kan også bruges til at opnå en finkornet perlitstruktur for at sikre, at karbiderne i stålet er fine og jævnt fordelt. Når den oprindelige struktur i denne tilstand austenitiseres ved bratkøling og opvarmning, vil de uopløste karbider ud over de karbider, der er opløst i austenitten, aggregere til fine partikler.
Når den oprindelige struktur i stålet er konstant, afhænger kulstofindholdet i bratkølet martensit (dvs. kulstofindholdet i austenit efter bratkøling og opvarmning), mængden af tilbageholdt austenit og mængden af uopløste karbider hovedsageligt af bratkølende opvarmningstemperatur og holdetid. , efterhånden som bratkølingsvarmetemperaturen stiger (i en vis tid), falder antallet af uopløste karbider i stålet (kulstofindholdet i bratkølet martensit stiger), mængden af tilbageholdt austenit stiger, og hårdheden øges først med forøgelsen af bratkølingen temperatur. Efter at have nået topværdien, falder den, når temperaturen stiger. Når quenching-opvarmningstemperaturen er konstant, efterhånden som austenitiseringstiden øges, falder mængden af uopløste karbider, mængden af tilbageholdt austenit øges, og hårdheden øges. Når tiden er længere, aftager denne tendens. Når karbiderne i den oprindelige struktur er fine, er karbiderne nemme at opløse til austenit, så hårdhedstoppen efter bratkøling bevæger sig til en lavere temperatur og fremkommer i en kortere austenitiseringstid.
For at opsummere, efter bratkøling af GCrI5-stål, er den optimale strukturelle sammensætning ca. 7% uopløste carbider og ca. 9% tilbageholdt austenit (det gennemsnitlige kulstofindhold i kryptokrystallinsk martensit er ca. 0.55%). over, når karbiderne i den oprindelige struktur er små og jævnt fordelt, når den mikrostrukturelle sammensætning på ovenstående niveau er pålideligt kontrolleret, er det fordelagtigt at opnå høje omfattende mekaniske egenskaber og dermed have en høj levetid. Det skal påpeges, at når den oprindelige struktur med fint dispergerede karbider bratkøles, opvarmes og holdes varm, vil de uopløste fine karbider aggregere og vokse, hvilket gør det groft. Derfor bør bratkølings- og opvarmningstiden for bærende dele med denne originale struktur ikke være for lang. Ved at bruge en austenitiserende bratkølingsproces med hurtig opvarmning opnås højere omfattende mekaniske egenskaber.
For at efterlade en stor trykspænding på overfladen af lejedele efter bratkøling og anløbning, kan der indføres en karburiserende eller nitrerende atmosfære under bratkøling og opvarmning, og overfladekarburering eller nitrering kan udføres i en kort periode. Da det faktiske kulstofindhold i austenit ikke er højt, når denne slags stål bratkøles og opvarmes, hvilket er meget lavere end ligevægtskoncentrationen vist på fasediagrammet, kan det absorbere kulstof (eller nitrogen). Når austenit indeholder højere kulstof eller nitrogen, falder dens Ms. Under quenching gennemgår overfladelaget martensitisk transformation bag det indre lag og kerne, hvilket resulterer i større resterende trykspænding. Efter at GCrl5-stål var opvarmet og bratkølet i karburiserende atmosfære og ikke-carburiserende atmosfære (begge blev anløbet ved lav temperatur), viste kontakttræthedstesten, at levetiden for overfladekarburiseret stål var 1.5 gange længere end for ikke-carburiseret stål. Årsagen er, at overfladen af karburerede dele har stor resttrykspænding.
Konklusion
De vigtigste materialefaktorer og graden af kontrol, der påvirker levetiden for rullelejedele i kromstål med højt kulstofindhold, er:
(1) Karbiderne i stålets oprindelige struktur før bratkøling skal være fine og spredte. Det kan opnås ved at bruge højtemperaturaustenitisering på 630 ℃ eller 420 ℃ eller ved at bruge spildvarmen fra smedning og valsning til hurtig udglødning.
(2) Efter bratkøling af GCr15-stål er det nødvendigt at opnå en mikrostruktur af kryptokrystallinsk martensit med et gennemsnitligt kulstofindhold på omkring 0.55 %, omkring 9 % Ar og omkring 7 % uopløste carbider i en ensartet og rund tilstand. Denne mikrostruktur kan opnås ved at styre quenching-opvarmningstemperaturen og -tiden.
(3) Efter at dele er bratkølet og hærdet ved lav temperatur, kræves der en stor resterende trykspænding på overfladen, hvilket hjælper med at forbedre udmattelsesmodstanden. Overfladen kan karbureres eller nitreres i en kort periode under bratkøling og opvarmning, så der forbliver en stor trykspænding på overfladen.
(4) Stålet, der anvendes til fremstilling af lejedele, kræver høj renhed, hovedsageligt for at reducere indholdet af O2, N2, P, oxider og phosphider. Omsmeltning af elektroslag, vakuumsmeltning og andre tekniske foranstaltninger kan bruges til at sikre, at iltindholdet i materialet er ≤15PPM.