Grunnleggende ytelseskrav til lagerstål

Grunnleggende ytelseskrav til lagerstål

Lagermaterialer inkluderer indre ringer, ytre ringer, rullende elementer og bur, nagler og andre hjelpematerialer. De aller fleste lagre og deres deler er laget av lagerstål. Med utviklingen av moderne vitenskap og teknologi og den økende bruken av rullelager, blir kravene til lagre høyere og høyere, som høy presisjon, lang levetid og høy pålitelighet. For noen spesiallagre kreves det også at lagermaterialer har egenskaper som høy temperaturmotstand, korrosjonsmotstand, ikke-magnetisk, ultralav temperatur og strålingsmotstand. I tillegg inkluderer lagermaterialer også legeringsmaterialer, ikke-jernholdige metaller og ikke-metalliske materialer. I tillegg lager laget av keramisk materialer brukes nå i lokomotiver, biler, t-baner, luftfart, romfart, kjemisk industri og andre felt.

Hva er lagerstål?

Lagerstål kalles også høykarbon kromstål, med et karboninnhold Wc på ca. 1 % og et krominnhold Wcr på 0.5 %-1.65 %. Lagerstål er delt inn i seks kategorier: kromlagerstål med høyt karbon, kromfritt lagerstål, karburisert lagerstål, rustfritt lagerstål, middels og høy temperatur lagerstål og antimagnetisk lagerstål.

Høykarbon kromlagerstål GCr15 er det mest produserte lagerstålet i verden. Karboninnholdet Wc er ca. 1 %, og krominnholdet Wcr er ca. 1.5 %. I løpet av de siste 100 årene siden fødselen i 1901 har hovedkomponentene i utgangspunktet ikke endret seg. Med utviklingen av vitenskap og teknologi fortsetter forskningsarbeidet og produktkvaliteten fortsetter å forbedres, og står for mer enn 80 % av verdens totale produksjon av lagerstål. Så hvis det ikke er noen spesielle instruksjoner for lagerstål, refererer det til GCr15 (AISI 52100).

AISI-52100-lagerstål

Grunnleggende egenskaper til lagerstål

De grunnleggende materialkravene til lagre avhenger i stor grad av arbeidsytelsen til lagrene. Hvorvidt materialet som brukes til å produsere rullelagre er egnet, vil ha stor innvirkning på ytelsen og levetiden. Generelt er de viktigste skadeformene for rullelagre utmattelsesskader under stress og skade på lagernøyaktighet på grunn av friksjon og slitasje. I tillegg er det sprekker, fordypninger, rust og andre årsaker som forårsaker unormale skader på lagrene. Derfor bør rullelagre ha høy motstand mot plastisk deformasjon, lav friksjon og slitasje, god rotasjonsnøyaktighet, god dimensjonsnøyaktighet og stabilitet, og lang kontakttretthetstid. Og mange av disse egenskapene bestemmes av materialet og varmebehandlingsprosessen. Siden de grunnleggende kravene til materialer for rullelager bestemmes av lagerets skademodus, må materialene for produksjon av rullende lagre ha følgende egenskaper etter en viss varmebehandling i etterprosessen:

Høy kontakttretthetsstyrke

Kontaktutmattelsesskader er hovedformen for normal lagerskade. Når et rullelager går, ruller de rullende elementene mellom løpebanene til de indre og ytre ringene til lageret. Kontaktdelene utsettes for periodiske vekslende belastninger, som kan nå hundretusenvis av ganger per minutt. Under den gjentatte handlingen av periodisk vekslende stress, oppstår kontaktflaten Fatigue peeling. Når rullelageret begynner å flasse av, vil det føre til at lageret vibrerer, øker støyen og at driftstemperaturen øker kraftig, noe som til slutt vil føre til at lageret blir skadet. Denne skadeformen kalles kontaktutmattelsesskade. Derfor kreves det at stålet for rullelager har høy kontaktutmattingsstyrke.

Høy slitestyrke

Når rullelagre fungerer normalt, er det i tillegg til rullefriksjon også glidefriksjon. Hoveddelene der det oppstår glidfriksjon er: kontaktflaten mellom rulleelementet og løpebanen, kontaktflaten mellom rulleelementet og burlommen, buret og hylseføringsribben, og rulleendeflaten og hylseføringen. Vent mellom sidene. Eksistensen av glidefriksjon i rullelagre forårsaker uunngåelig slitasje på lagerdeler. Hvis slitestyrken til lagerstålet er dårlig, vil rullelageret miste presisjon for tidlig på grunn av slitasje eller rotasjonsnøyaktigheten vil avta, noe som resulterer i økt vibrasjon og redusert levetid på lageret. Derfor kreves det at lagerstål har høy slitestyrke.

Høy elastisk grense

Når rullelageret fungerer, siden kontaktområdet mellom rulleelementet og ringløpet er veldig lite, når lageret bærer belastning, spesielt når det bærer en stor belastning, er kontakttrykket på kontaktflaten veldig stort. For å forhindre at overdreven plastisk deformasjon oppstår under høy kontaktspenning, noe som resulterer i tap av lagernøyaktighet eller forekomst av overflatesprekker, kreves det at lagerstålet har en høy elastisk grense.
Fire passende hardhet

Passende hardhet

Hardhet er en av de viktige indikatorene på rullende lagre. Det er nært knyttet til utmattelsesstyrken for materialets kontakt, slitestyrken og elastisk grense, og påvirker direkte levetiden til rullelageret. Lagrets hardhet bestemmes vanligvis basert på måten og størrelsen på belastningen lageret bærer, den totale størrelsen på lageret og veggtykkelsen. Hardheten til stålet som brukes til rullelagre må være passende. Hvis det er for stort eller for lite, vil det påvirke levetiden til lageret. Som vi alle vet, er de viktigste sviktformene for rullende lagre kontaktutmattelsesskader og tap av lagernøyaktighet på grunn av dårlig slitestyrke eller dimensjonell ustabilitet; hvis lagerdelene mangler en viss seighet, vil de lide av sprø brudd når de utsettes for store støtbelastninger. Lagerskade. Derfor må hardheten til lageret bestemmes basert på de spesifikke forholdene til lageret og skademåten. For tap av lagernøyaktighet på grunn av tretthetsskalling eller dårlig slitestyrke, bør lagerdeler velges med høyere hardhet; for lagre som tåler større støtbelastninger (som valselagerlagre, jernbanelagre og noen billagre osv.), bør hardheten reduseres passende. Hardhet er nødvendig for å forbedre seigheten til lageret.

God slagfasthet

Mange rullelagre vil bli utsatt for visse støtbelastninger under bruk, så lagerstålet må ha en viss grad av seighet for å sikre at lagrene ikke blir skadet av støt. For lagre som tåler store slagbelastninger, som valselager og jernbanelager, kreves det at materialer har relativt høy slagfasthet og bruddseighet. Noen av disse lagrene bruker bainitt bråkjølende varmebehandlingsprosess, og noen bruker karburerende stålmaterialer, bare for å Disse lagrene er garantert å ha god slagfasthet.

God dimensjonsstabilitet

Rullelagre er presisjonsmekaniske deler, og deres nøyaktighet måles i mikron. Ved langtidslagring og bruk vil endringer i den indre strukturen eller spenningen føre til endringer i lagerstørrelsen, noe som fører til at lageret mister nøyaktigheten. Derfor, for å sikre dimensjonsnøyaktigheten til lageret, bør lagerstålet ha god dimensjonsstabilitet.

God anti-rust ytelse

Rullelager har mange produksjonsprosesser og en lang produksjonssyklus. Noen halvfabrikata eller ferdige deler må lagres i lang tid før montering. Derfor er lagerdeler utsatt for viss korrosjon under produksjonsprosessen eller under lagring av ferdige produkter, spesielt det er i fuktig luft. Derfor kreves det at lagerstål har gode antirustegenskaper.

God prosessytelse

Under produksjonsprosessen av rullende lagre gjennomgår delene deres flere kalde og varme prosesser. Dette krever at lagerstål skal ha gode prosessegenskaper, som kald- og varmformingsegenskaper, skjære- og slipeegenskaper, varmebehandlingsegenskaper osv., for å møte behovene til stort volum, høyeffektivitet, lavkost og høy- kvalitetsproduksjon av rullelager.

I tillegg, for lagre som brukes under spesielle arbeidsforhold, i tillegg til de ovennevnte grunnleggende kravene, må det stilles tilsvarende spesielle ytelseskrav for stålet som brukes, slik som høytemperaturmotstand, høyhastighetsytelse, korrosjonsmotstand og antimagnetiske egenskaper.

Varmebehandlingsprosess for lagerstål

Varmebehandlingsprosessen for lagerstål består av to hovedledd: forvarmebehandling og sluttvarmebehandling. GCr15 stål er den mest brukte typen lagerstål. Det er et krombærende stål med høyt karbon med lavt legeringsinnhold og god ytelse. GCr15 lagerstål har høy og jevn hardhet, god slitestyrke og høy kontakttretthetsytelse etter varmebehandling.

gløding

(1) Fullstendig gløding og isotermisk gløding: Fullstendig gløding kalles også rekrystalliseringsgløding, vanligvis referert til som gløding. Denne utglødningen brukes hovedsakelig til støpegods, smiing og varmvalsede profiler av forskjellige karbonstål og legeringsstål med hypoeutectoid sammensetning, og noen ganger også brukt i sveisede strukturer. Det brukes vanligvis som den endelige varmebehandlingen av noen uviktige arbeidsstykker, eller som forvarmebehandling av noen arbeidsstykker.

(2) Spheroidizing annealing: Spheroidizing annealing brukes hovedsakelig for hypereutectoid karbonstål og legert verktøystål (som ståltyper som brukes i produksjon av skjæreverktøy, måleverktøy og former). Hovedformålet er å redusere hardheten, forbedre bearbeidbarheten og forberede seg på etterfølgende bråkjøling.

gløding

(3) Avspenningsgløding: Avspenningsgløding kalles også lavtemperaturgløding (eller høytemperaturtempering). Denne typen gløding brukes hovedsakelig for å eliminere restspenninger i støpegods, smiing, sveisedeler, varmvalsede deler, kaldtrukne deler osv. Hvis disse spenningene ikke elimineres, vil det føre til at ståldelene deformeres eller sprekker etter en en viss tidsperiode eller under påfølgende kutteprosesser.

quenching

For å forbedre hardheten er hovedmetodene oppvarming, varmekonservering og rask avkjøling. De mest brukte kjølemediene er saltlake, vann og olje. Arbeidsstykket bråkjølt i saltvann er lett å oppnå høy hardhet og glatt overflate, og er ikke utsatt for myke flekker som ikke bråkjøles, men det er lett å forårsake alvorlig deformasjon av arbeidsstykket og til og med sprekker. Bruken av olje som bråkjølingsmedium er kun egnet for bråkjøling av enkelte legert stål eller små karbonstål arbeidsstykker hvor stabiliteten til underkjølt austenitt er relativt stor.

quenching

tempe~~POS=TRUNC

(1) Reduser sprøhet og eliminer eller reduser indre stress. Etter bråkjøling vil ståldeler ha stor indre spenning og sprøhet. Hvis de ikke herdes i tide, vil ståldelene ofte deformeres eller til og med sprekke.

(2) Oppnå de mekaniske egenskapene som kreves av arbeidsstykket. Etter bråkjøling har arbeidsstykket høy hardhet og høy sprøhet. For å møte de ulike ytelseskravene til ulike arbeidsstykker, kan hardheten justeres gjennom passende herding for å redusere sprøheten og oppnå den nødvendige seigheten, plastisiteten.

(3) Stabil arbeidsstykkestørrelse

(4) For enkelte legeringsstål som er vanskelige å mykgjøre ved gløding, brukes ofte høytemperaturtempering etter bråkjøling (eller normalisering) for å samle karbider på riktig måte i stålet og redusere hardheten for å lette kutting.

tempe~~POS=TRUNC

Grunnleggende kvalitetskrav til lagerstål

Strenge krav til kjemisk sammensetning.

Generelt lagerstål er hovedsakelig krombærende stål med høyt karbon, som er hypereutektoid stål med et karboninnhold på ca. 1%, som tilsetter ca. 1.5% krom, og en liten mengde mangan- og silisiumelementer. Krom kan forbedre varmebehandlingsytelsen, forbedre herdbarheten, strukturell ensartethet, tempereringsstabilitet og forbedre antirustytelsen og slipeytelsen til stål.

Men når krominnholdet overstiger 1.65 %, vil den tilbakeholdte austenitten i stålet øke etter bråkjøling, noe som reduserer hardheten og dimensjonsstabiliteten, øker inhomogeniteten til karbider og reduserer slagfastheten og utmattelsesstyrken til stålet. Av denne grunn er krominnholdet i høykarbon krombærende stål generelt kontrollert under 1.65%. Bare ved å strengt kontrollere den kjemiske sammensetningen av lagerstål kan strukturen og hardheten som oppfyller lagerytelsen oppnås gjennom varmebehandlingsprosessen.

Høyere krav til dimensjonsnøyaktighet.

For varmvalsede glødede stenger smidd på høyhastighets styremaskiner bør det stilles høyere krav til dimensjonsnøyaktighet. Stål for rullelager krever høy dimensjonsnøyaktighet fordi de fleste lagerdeler må være trykkformede. For å spare materialer og forbedre arbeidsproduktiviteten, blir de fleste lagerringer smidd og formet, stålkuler dannes ved kald overskrift eller varmvalsing, og små ruller dannes også ved kald overskrift. Hvis dimensjonsnøyaktigheten til stålet ikke er høy, kan ikke kuttestørrelsen og vekten beregnes nøyaktig, og produktkvaliteten til lagerdelene kan ikke garanteres, og det er lett å forårsake skade på utstyr og former.

Spesielt strenge renhetskrav.

Renheten til stål refererer til antall ikke-metalliske inneslutninger i stålet. Jo høyere renhet, jo færre ikke-metalliske inneslutninger i stålet. Skadelige inneslutninger som oksider og silikater i lagerstål er hovedårsakene til tidlig utmattingsavskalling av lagre og betydelig redusert levetid for lagrene. Spesielt er sprø inneslutninger de mest skadelige fordi de er lette å skrelle av metallmatrisen under bearbeiding, noe som alvorlig påvirker overflatekvaliteten til lagerdeler etter etterbehandling. Derfor, for å forbedre levetiden og påliteligheten til lagre, må innholdet av inneslutninger i lagerstål reduseres.

Strenge krav til vev med lav forstørrelse og mikroskopisk (høy forstørrelse).

Strukturen med lav forstørrelse av lagerstål refererer til generell porøsitet, sentral porøsitet og segregering. Den mikroskopiske (høy forstørrelse) strukturen inkluderer den glødede strukturen av stål, karbidnettverk, bånd og væskesegregering, etc. Karbidvæske er hard og sprø, og farene er de samme som sprø inneslutninger. Retikulære karbider reduserer slagfastheten til stål og gjør det ujevnt i strukturen, noe som gjør det lett å deformere og sprekke under bråkjøling. Båndede karbider påvirker utglødning og bråkjøling og tempereringsstrukturer samt kontaktutmattingsstyrke. Kvaliteten på strukturer med lav og høy forstørrelse har stor innvirkning på ytelsen og levetiden til rullelagre. Derfor er det strenge krav til strukturer med lav og høy forstørrelse i lagermaterialestandarder.

Overflatefeil og indre defekter er forbudt

For lagerstål inkluderer overflatedefekter sprekker, slagginneslutninger, grader, skorper, oksidavleiringer, etc., og indre defekter inkluderer krympehull, bobler, hvite flekker, alvorlig porøsitet og segregering osv. Disse defektene har stor innvirkning på lagerbehandlingen , lagerytelse og levetid. Det er tydelig angitt i standardene for lagermateriale at disse defektene ikke er tillatt.

Forbud mot ujevne karbider

I lagerstål, hvis det er alvorlig ujevn fordeling av karbider, vil det lett forårsake ujevn struktur og hardhet under varmebehandling. Den ujevne strukturen til stål har større innvirkning på kontaktutmattingsstyrken. I tillegg kan alvorlige ujevnheter i hardmetall lett forårsake sprekker i lagerdeler under bråkjøling og avkjøling, og ujevnheter i karbid kan også redusere levetiden til lageret. Derfor er det i lagermaterialestandardene klare regler for ulike spesifikasjoner av stål. spesielle krav.

Strenge krav til overflateavkullingslagsdybde.

Det er strenge regler for overflateavkarboniseringslaget av stål i lagermaterialestandardene. Hvis overflateavkarboniseringslaget overskrider omfanget av standarden og ikke fjernes fullstendig under behandlingen før varmebehandling, vil det bli fjernet under varmebehandlingen og bråkjølingsprosessen. Det er lett å produsere slokkende sprekker, som fører til at deler blir skrotet.

Andre krav.

I materialstandardene for lagerstål er det også strenge krav til smeltemetode, oksygeninnhold, glødehardhet, bruddoverflate, restelementer, gnistinspeksjon, leveringsstatus, merking etc. på lagerstålet.