Мойынтіректердің қызмет ету мерзіміне әсер ететін материалдық факторлар

Мойынтіректердің қызмет ету мерзіміне әсер ететін материалдық факторлар

Мойынтіректердің ерте істен шығу режимдеріне негізінен крекинг, пластикалық деформация, тозу, коррозия және шаршау жатады. Қалыпты жағдайда мойынтіректердің істен шығуы, ең алдымен, жанасудың шаршауына байланысты. Қызмет көрсету шарттарынан басқа, мойынтіректердің бұзылуы негізінен болаттың қаттылығы, беріктігі, қаттылығы, тозуға төзімділігі, коррозияға төзімділігі және ішкі кернеу күйімен шектеледі. Мойынтіректердің материалдарына байланысты істен шығудың негізгі факторлары мыналар болып табылады.

Подшипник болат (AISI 52100 және GCr15) подшипниктердің қызмет ету мерзіміне әсер ететін негізгі факторлардың бірі болып табылады. Ол негізінен жақсартуды қамтамасыз ету үшін материалды таңдауды, материал кепілдігін және термиялық өңдеуді пайдаланады өмір сүру. Домалау подшипниктері әдетте жоғары көміртекті хромды болаттан жасалған және олардың химиялық құрамы дерлік өзгеріссіз қалады. Дегенмен, әртүрлі балқыту әдістері материалдардың әртүрлі тазалығына әкеледі, бұл қызмет ету мерзіміне үлкен әсер етеді. Бірдей жанасу кернеуі жағдайында контактінің шаршау мерзімі керамикалық подшипниктер болат подшипниктерге қарағанда жақсырақ; жоғары жылдамдықты, жеңіл жүктеме және шағын соққы жүктемесі жағдайында керамикалық шарикті мойынтіректерге артықшылық беруге болады. Материалдардың мойынтіректердің шаршау мерзіміне әсері өте маңызды екенін көруге болады.

AISI-52100-Мойынтірек болат

Мойынтірек болатының мартенситті күйі

Жоғары көміртекті хромды болаттың бастапқы құрылымы түйіршіктелген перлит болған кезде, сөндіргеннен кейін төмен температурада шынықтыру күйінде, сөндірілген мартенситтің көміртегі мөлшері болаттың механикалық қасиеттеріне айтарлықтай әсер етеді. Беріктік пен қаттылық шамамен 0.5%, контактілі шаршау мерзімі шамамен 0.55%, ал сынуға төзімділік шамамен 0.42% құрайды. Көміртегінің мөлшері болғанда GCr15 болат сөндірілген мартенсит 0.5% ~ 0.56%, бұзылуға ең күшті қарсылық кешенді механикалық қасиеттерді алуға болады.

Бұл жағдайда алынған мартенсит криптокристалды мартенсит және өлшенген көміртегі мөлшері орташа көміртегі мөлшері болып табылады. Шын мәнінде, мартенситтегі көміртегі мөлшері микро-аймақ ішінде біркелкі емес. Карбидтің жанындағы көміртегі концентрациясы карбидтен алыс орналасқан бастапқы ферритке қарағанда жоғары. Сондықтан олардың мартенситтік трансформацияға түсе бастайтын температуралары әртүрлі. Бұл мартенсит дәндерінің өсуін және микроскопиялық морфологияның көрінісін тежейді және криптокристалды мартенситке айналады. Ол жоғары көміртекті болатты сөндіргенде оңай пайда болатын микрожарықтарды болдырмайды және оның ішкі құрылымы жоғары беріктігі мен қаттылығы бар жолақты мартенсит болып табылады. Сондықтан, жоғары көміртекті болатты сөндіру кезінде орташа көміртекті криптокристалды мартенситті алған кезде ғана мойынтірек бөліктері бұзылуға төзімділіктің ең жақсы күйіне қол жеткізе алады.

Мойынтірек болатының мартенситті күйі

Подшипник болатындағы қалдық аустенит

Сөндіруден кейін жоғары көміртекті хромды болат құрамында 8% ~ 20% Ar (ұсталған аустенит) болуы мүмкін. Мойынтірек бөліктеріндегі Ar артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Ең жақсы жағдайға бейімделу үшін Ar мазмұны сәйкес болуы керек. Ar мөлшері негізінен сөндіру мен қыздырудың аустенитизация жағдайларына байланысты болғандықтан, оның мөлшері сонымен қатар сөндірілген мартенситтің көміртегі құрамына және ерімеген карбидтердің мөлшеріне әсер етеді. Ар мөлшерінің механикалық қасиеттерге әсерін дәл көрсету қиын. Осы мақсатта аустениттік шарттар бекітіліп, аустениттеу термиялық тұрақтандыру процесі әртүрлі мөлшердегі Ar алу үшін қолданылды. Ar мазмұнының сөндіруден және төмен температурадан кейінгі GCr15 болатының қаттылығына және контактілі шаршау мерзіміне әсері зерттелді. Аустенит мөлшері артқан сайын қаттылық пен жанасудың шаршау мерзімі артады, содан кейін шыңына жеткеннен кейін азаяды, бірақ шыңның Ar мазмұны әртүрлі. Қаттылық шыңы шамамен 17% Ar шамасында пайда болады, ал жанасудың шаршау мерзімі Шың шамамен 9% шамасында болады.

Подшипник болатындағы қалдық аустенит

Сынақ жүктемесі азайған кезде Ar мазмұнының ұлғаюына байланысты контактінің шаршау мерзіміне әсері төмендейді. Себебі, Ar мөлшері аз болса, ол беріктіктің төмендеуіне аз әсер етеді, бірақ қатайтатын әсері айқын. Себебі, жүктеме аз болған кезде Ar аздаған деформацияға ұшырайды, бұл кернеу шыңын төмендетіп қана қоймайды, сонымен қатар өңдеу және кернеу-деформацияланған мартенситтік трансформация арқылы деформацияланған Ar-ды күшейтеді. Алайда, егер жүктеме үлкен болса, Ar және матрицаның үлкен пластикалық деформациясы жергілікті кернеудің шоғырлануын және үзілуін тудырады, осылайша қызмет ету мерзімін қысқартады. Айта кету керек, Ардың пайдалы әсері Ar тұрақты күйінде болуы керек. Егер ол өздігінен мартенситке айналса, болаттың қаттылығы күрт төмендейді және болат морт болады.

Мойынтірек болатындағы ерімеген карбидтер

Сөндірілген болаттағы ерімеген карбидтердің санына, морфологиясына, өлшеміне және таралуына тек болаттың химиялық құрамы мен сөндіру алдындағы бастапқы құрылымы ғана емес, сонымен қатар аустениттеу жағдайлары да әсер етеді. Ерімеген карбидтердің мойынтіректердің қызмет ету мерзіміне әсеріне қатысты, әсері туралы зерттеулер аз. Карбид - қатты және сынғыш фаза. Тозуға төзімділікке пайдалы болуымен қатар, ол жүк көтеру кезінде матрицамен кернеу концентрациясын тудырады (әсіресе карбид сфералық емес болса) және қаттылық пен шаршауға төзімділікті төмендететін жарықтар тудырады. Сөндірілмеген ерімеген карбидтер болаттың қасиеттеріне өз әсерін тигізумен қатар, көміртегі мен Ar мазмұнына және сөндірілген мартенситтің таралуына әсер етеді, осылайша болаттың қасиеттеріне қосымша әсер етеді.

Мойынтірек болатындағы ерімеген карбидтер

Ерімеген карбидтердің өнімділікке әсерін анықтау үшін құрамында әртүрлі көміртегі бар болат пайдаланылды. Сөндіруден кейін мартенсит көміртегі мен Ar мазмұны бірдей болды, бірақ ерімеген карбид мөлшері әртүрлі болды. 150°C температурада шыңдаудан кейін, мартенситтің көміртегі мөлшері бірдей және қаттылығы жоғары болғандықтан, ерімеген карбидтердің шамалы өсуі қаттылықты көп арттырмайды. Күш пен қаттылықты көрсететін қысым жүктемесі азаяды, бірақ кернеу концентрациясына сезімтал контактілі шаршау мерзімі айтарлықтай артады. азайту. Сондықтан ерімеген карбидтердің шамадан тыс сөндірілуі болаттың жан-жақты механикалық қасиеттеріне және бұзылуға төзімділігіне зиянды. Подшипниктердің қызмет ету мерзімін ұзарту жолдарының бірі подшипник болатының көміртекті құрамын тиісті түрде азайту болып табылады.

ЖЫЛУДЫ ӨЗГЕРТУ
ПАЙДАЛАНҒЫ ШИКІЗАТ
термиялық өңдеу 1

Aubearing компаниясының озық термиялық өңдеу жабдығы

Материалдық қасиеттерге әсер ететін сөндірілмеген ерімеген карбидтердің мөлшерінен басқа, мөлшері, морфологиясы және таралуы материалдың қасиеттеріне де әсер етеді. Мойынтірек болатындағы ерімеген карбидтердің зиянын болдырмау үшін ерімеген карбидтердің аз (аз мөлшерде), аз (аз мөлшерде), біркелкі (өлшем айырмашылығы бір-бірінен өте аз және біркелкі таралған) болуы талап етіледі. дөңгелек (әрбір карбид сфералық). Айта кету керек, мойынтірек болатындағы ерімеген карбидтердің аз мөлшері сөндіргеннен кейін жеткілікті тозуға төзімділікті сақтау үшін ғана емес, сонымен қатар ұсақ түйіршікті криптомартензит алу үшін қажет.

Сөндіру және шынықтырудан кейінгі қалдық кернеу

Мойынтіректердің бөліктері сөндіруден және төмен температурада шыңдаудан кейін әлі де үлкен ішкі кернеуге ие. Бөлшектердегі қалдық ішкі кернеудің артықшылықтары да, кемшіліктері де бар. Мойынтірек болатты термиялық өңдеуден кейін беттегі қалдық қысу кернеуі артқан сайын болаттың қажу беріктігі артады. Керісінше, беттегі қалдық ішкі кернеу төмендегенде, мойынтірек болатының қажу беріктігі төмендейді. Себебі мойынтіректің шаршау сәтсіздігі оның шамадан тыс созылу кернеуіне ұшыраған кезде пайда болады. Бетінде үлкен қысу кернеуі қалғанда, ол бірдей мәндегі созылу кернеуін өтейді және мойынтірек болатының нақты созылу кернеуі азаяды, бұл шаршауды тудырады. Беріктіктің шекті мәні жоғарылағанда, үлкен созылу кернеуі сақталған кезде бетінде ол созылу кернеуінің жүктемесімен қабаттасады және мойынтірек болатының нақты созылу кернеуі, тіпті шаршау шегінің шекті мәні азайса да, айтарлықтай артады. Сондықтан, сөндіріп, шынықтырғаннан кейін мойынтірек бөліктерінің бетінде үлкен қысу кернеуін қалдыру да қызмет мерзімін жақсарту шараларының бірі болып табылады (әрине, шамадан тыс қалдық кернеу мойынтіректердің деформациясын немесе тіпті крекингті тудыруы мүмкін, сондықтан жеткілікті назар аудару керек) .

Мойынтірек болатының қоспа мөлшері

Мойынтірек болатындағы қоспаларға металл емес қосындылар және зиянды элементтердің (қышқылда еритін) құрамы жатады. Олардың өнімділікке зияны көбінесе бір-бірін нығайтады. Мысалы, оттегінің мөлшері неғұрлым жоғары болса, оксид қосындылары. Мойынтірек болатындағы қоспалардың бөлшектердің механикалық қасиеттеріне және бұзылуға төзімділігіне әсері қоспалардың түріне, сипатына, санына, өлшеміне және пішініне байланысты, бірақ әдетте қаттылықты, пластикалық пен шаршау мерзімін қысқартуға әсер етеді.
Қосындылардың мөлшері ұлғайған сайын, шаршау беріктігі төмендейді және мойынтірек болатының созылу беріктігі неғұрлым жоғары болса, соғұрлым төмендеу тенденциясы артады. Мойынтірек болатындағы оттегі мөлшері артқан сайын (оксид қосындылары көбейеді), жоғары кернеудің әсерінен майысу және жанасудың шаршау мерзімі де азаяды. Сондықтан, жоғары кернеу жағдайында жұмыс істейтін мойынтірек бөліктері үшін өндірісте қолданылатын мойынтірек болатының оттегі мөлшерін азайту қажет. Кейбір зерттеулер болаттағы MnS қосындыларының эллипсоидты пішінге ие екенін және зиянды оксид қосындыларын орап алатынын көрсетті, сондықтан олар шаршау мерзімін қысқартуға аз әсер етеді және тіпті пайдалы болуы мүмкін, сондықтан оларды жұмсақ бақылауға болады.

Мойынтірек болатының қоспа мөлшері

Мойынтіректердің қызмет ету мерзіміне әсер ететін материалдық факторларды бақылау

Мойынтіректердің қызмет ету мерзіміне әсер ететін жоғарыда аталған материалдық факторларды ең жақсы күйде ұстау үшін, ең алдымен, сөндіру алдында болаттың бастапқы құрылымын бақылау қажет. Қолданылуы мүмкін техникалық шараларға мыналар жатады: жоғары температурада (1050°С) аустениттеу және псевдо эвтектоидты жұқа перлит құрылымын алу үшін изотермиялық нормалау 630°С дейін жылдам салқындату немесе бейнит құрылымын алу үшін 420°C изотермиялық өңдеу. Соғу мен илемдеудің қалдық жылуын пайдалана отырып, жылдам күйдіру болаттағы карбидтердің жұқа және біркелкі таралуын қамтамасыз ету үшін ұсақ түйіршікті перлит құрылымын алу үшін де пайдаланылуы мүмкін. Осы күйдегі бастапқы құрылымды сөндіру және қыздыру арқылы аустениттелген кезде, аустенитте еріген карбидтерден басқа, ерімеген карбидтер ұсақ бөлшектерге біріктіріледі.

Болаттағы бастапқы құрылым тұрақты болған кезде, сөндірілген мартенситтің көміртегі мөлшері (яғни, сөндіру және қыздырудан кейінгі аустениттің көміртегі мөлшері), ұсталған аустенит мөлшері және ерімеген карбидтердің мөлшері негізінен сөндірудің қыздыру температурасына және ұстау уақыты. , сөндіргіш қыздыру температурасы жоғарылаған сайын (белгілі бір уақыт ішінде) болаттағы ерімеген карбидтердің саны азаяды (өшірілген мартенситтің көміртегі мөлшері артады), ұсталған аустенит мөлшері артады, ал сөндіргіштің жоғарылауымен қаттылық біріншіден артады. температура. Ең жоғары мәнге жеткеннен кейін температура көтерілген сайын ол төмендейді. Сөндіргіш қыздыру температурасы тұрақты болғанда аустениттеу уақыты артқан сайын ерімеген карбидтердің мөлшері азаяды, ұсталған аустенит мөлшері артады, қаттылық артады. Уақыт ұзағырақ болса, бұл үрдіс баяулайды. Бастапқы құрылымдағы карбидтер жақсы болғанда, карбидтер аустенитке оңай ериді, сондықтан сөндіргеннен кейінгі қаттылық шыңы төменірек температураға ауысады және қысқа аустениттеу уақытында пайда болады.

5 туралы жаңа

Қорытындылай келе, GCrI5 болатты сөндіруден кейін оңтайлы құрылымдық құрамы шамамен 7% ерімеген карбидтер және шамамен 9% сақталған аустенит (криптокристалды мартенситтің орташа көміртегі мөлшері шамамен 0.55%). астам, бастапқы құрылымдағы карбидтер шағын және біркелкі бөлінген кезде, жоғарыда аталған деңгейде микроқұрылымдық құрамы сенімді басқарылатын кезде, жоғары кешенді механикалық қасиеттерді алу тиімді және осылайша жоғары қызмет ету мерзіміне ие болады. Айта кету керек, жұқа дисперсті карбидтері бар бастапқы құрылымды сөндіргенде, қыздырғанда және жылы ұстағанда, ерімеген майда карбидтер біріктіріліп, өседі, бұл оны өрескел етеді. Сондықтан, осы түпнұсқа құрылымы бар мойынтірек бөліктерін сөндіру және қыздыру уақыты тым ұзақ болмауы керек. Жылдам қыздыру аустенизациялау сөндіргіш процесін пайдалану жоғарырақ механикалық қасиеттерге қол жеткізеді.

Сөндіру мен шынықтырудан кейін мойынтірек бөліктерінің бетінде үлкен қысу кернеуін қалдыру үшін, сөндіру және қыздыру кезінде көміртекті немесе азоттау атмосферасын енгізуге болады, ал беткі көміртекті немесе азоттауды қысқа уақыт ішінде жүргізуге болады. Аустениттің нақты көміртегі мөлшері болаттың мұндай түрін сөндіргенде және қыздырғанда жоғары болмағандықтан, бұл фазалық диаграммада көрсетілген тепе-теңдік концентрациясынан әлдеқайда төмен, ол көміртекті (немесе азотты) сіңіре алады. Аустенитте көміртегі немесе азот жоғары болса, оның Ms азаяды. Сөндіру кезінде беткі қабат ішкі қабат пен өзек артында мартенситтік трансформацияға ұшырайды, нәтижесінде үлкен қалдық қысу кернеуі пайда болады. GCrl5 болаты көміртекті атмосферада және карбюризацияланбайтын атмосферада (екеуі де төмен температурада шыңдалған) қыздырылған және сөндірілгеннен кейін контактілі шаршау сынағы беткі көміртекті болаттың қызмет ету мерзімі карбюризацияланбаған болаттан 1.5 есе көп екенін көрсетті. Себебі, карбюрленген бөлшектердің бетінде үлкен қалдық қысу кернеуі болады.

қорытынды

Жоғары көміртекті хромды болаттан жасалған илектеу подшипник бөліктерінің қызмет ету мерзіміне әсер ететін негізгі материалдық факторлар мен бақылау дәрежесі:

(1) Сөндіру алдында болаттың бастапқы құрылымындағы карбидтер ұсақ және дисперсті болуы керек. Оған 630 ℃ немесе 420 ℃ жоғары температуралық аустениттеу арқылы немесе жылдам жасыту үшін соғу мен илемдеудің қалдық жылуын пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.

(2) GCr15 болатты сөндіргеннен кейін біркелкі және дөңгелек күйде орташа көміртегі мөлшері шамамен 0.55%, Ar шамамен 9% және ерімеген карбидтер шамамен 7% болатын криптокристалды мартенситтің микроқұрылымын алу қажет. Бұл микроқұрылымды сөндіргіш қыздыру температурасы мен уақытын бақылау арқылы алуға болады.

(3) Төмен температурада бөлшектер сөндіріліп, шыңдалғаннан кейін бетінде үлкен қалдық қысу кернеуі қажет, бұл шаршауға төзімділікті жақсартуға көмектеседі. Сөндіру және қыздыру кезінде бетті аз уақыт ішінде карбюризациялауға немесе азоттауға болады, осылайша бетінде үлкен қысу кернеуі қалады.

(4) Подшипник бөлшектерін жасау үшін пайдаланылатын болат жоғары тазалықты қажет етеді, негізінен O2, N2, P, оксидтер мен фосфидтердің мазмұнын азайту үшін. Материалдағы оттегінің ≤15PPM болуын қамтамасыз ету үшін электролакты қайта балқыту, вакуумда балқыту және басқа да техникалық шараларды қолдануға болады.