轴承钢质量问题成因分析.pdf

第33卷第3期
黑龙江治金
Vol 33 No. 3
2013年6月
Heilongjiang Metallurgy
2013
轴承钢质量问题成因分析
顾晓刚,王位2
(1.东北特钢集团北满特钢有限赉任公司,黑龙江省齐齐哈尔161041;
2.广西科技大学鹿山学院汽车工程系)
摘要:本文分析了CCr15轴承钢的接触疲劳寿命,对钢中氮化物、氧化物、硫化物、残余奥氏体对轴承钢接触
疲劳寿命的影响进行了研究
关键词;轴承钢;疲劳寿命;氮化物;氧化物;硫化物;残余奥氏体
Analysis of Quality Problems of Bearing Steel.
Gu Xiaogang, Wang Wei
(1. Dongbei Special Steel Group Beiman Special Steel Co., Ltd, Qig haer Heilongjiang 161041 China;
2. Lushan College of Guangxi University of Science and Technology)
Abstract: The article analyzes contact fatigue life of bearing steel, and research has been made fo
effect of nitride, oxide, sulfide, remaining austenite on bearing steel contact fatigue life
Key Words: bearing steel; fatigue life; nitride; oxide; sulfide; remaining austenite
轴承钢内在质量的综合标志就是疲劳寿命,1氮化物对疲劳寿命的影响
国内轴承钢额定标准寿命一般波动在4.521x10°
~9.3433x10°周次。世界上质量最好的轴承钢
有的学者指出:钢中增氮,氮化物的质量分数
(标钢代号为:NBS1094)氧的质量分数为3.5pm。却下降,这是由于钢中夹杂物的平均尺寸减少的
有的学者提出:在低氧区域10ppm以下,每降低缘故,受技术所限,还有相当数量的小于0.2um夹
lpm氧的质量分数,其接触疲劳寿命提高40倍杂物颗粒未计算在内。恰恰是这些微小的氮化物
左右。但也有的学者提出了另一种观点:降低氧颗粒的存在状态,对轴承钢的疲劳寿命有着直接
的质量分数仍未起到大幅度提高轴承钢疲劳寿命影响。是形成氮化物的最强元素之一,比重小,
的作用,其原因在于:在氧化物夹杂量降低以后,易上浮,还会有一部分留在钢中形成多棱角的
多余的硫化物又成为影响钢材疲劳寿命的不利因夹杂物。这种夹杂物容易引起局部应力集中,产
素。只有同时降低氧化物和硫化物的质量分数,生疲劳裂纹,因此要控制此种夹杂物的产生。
才能充分挖掘材质潜力,大幅度提高轴承钢的疲
试验结果表明:钢中氧的质量分数降至
劳寿命。近几年来,我国许多治金科技工作者对20pm以下,氮的质量分数有所提高,非金属夹杂
轴承钢的内在质量颇为关注,开展了研究工作。物的大小、类型和分布状态得到了改善,稳定夹杂
针对国内外轴承钢质量对比、质量问题、质量分物有明显的降低。钢中氮化物颗粒虽然增多,但
析、实物轴承解剖、接触疲劳寿命试验等,作了具其颗粒甚小,并于晶界或晶内呈弥散状态分布,成
体而有意义的研究,从而寻找到我国轴承钢与先为有利因素,使轴承钢的强度和韧性得到了良好
进的工业国家轴承钢的质量差距。
配合,极大地增加钢的硬度和强度,特别是接触疲
收稿日期:2012-12-10
作者简介:顾晓刚,毕业于东北重型机械学院,机械自动化与加工专业,工程师。
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第3期
顾晓刚,等:轴承钢质量问题成因分析
劳寿命改善效果是客观存在的。
于解理断裂的韧性而言,夹杂物的尺寸愈细小,夹
2氧化物对疲劳寿命的影响
杂物的间距愈小,则韧性不但不下降,反而提高,
如果晶内脆性相排列较密,则可缩短位错堆塞距
钢中氧的质量分数是影响材质的重要因素,离,不易发生解理断裂,从而提高解理断裂强度
氧含量越低其纯洁度越高,相对应的额定寿命就有人专门做过试验:A、B两批钢材同属于同一钢
越长。钢中氧含量和氧化物有着密切的关系,钢种,但是各自所含夹杂物的情况不同。经过热处
液在凝固过程中,铝、钙、硅等元素溶解的氧形成理,A、B两批钢材达到相同的抗拉强度95
氧化物。氧化物夹杂含量是氧的函数。随着氧的kg/m2,A、B材的屈服强度是一样的。在延伸率
质量分数的降低,氧化物夹杂将减少;氮和氧的质和面缩率方面,B材略低于A材仍为合格。经疲
量分数一样,同样和氮化物存在函数关系,但由于劳试验(旋转弯曲)后发现:A材是长寿命材,疲劳
氧化物在钢材中分布的较分散,起着和碳化物同极限高;B材为短寿命材,疲劳极限低。当钢材试
样作用的支点作用,所以对钢材疲劳寿命没有起样所受循环应力略高于A材的疲劳极限时,B材
到破坏作用
的寿命只有A材的1/10。A、B钢材中的夹杂物
钢由于氧化物的存在,破坏了金属基体的延均为氧化物。从夹杂物总量上看:A材的纯净度
续性,又由于氧化物的膨胀系数小于轴承钢基体比B材的纯净度更差一些,但A材的氧化物颗粒
膨胀系数,当承受交变应力时,易于产生应力集大小一致,分布均匀:;B材含有一些大颗粒的夹杂
中,成为金属疲劳的发源地。应力集中多数产生物,分布也不均匀。这充分说明肖纪美先生的观
在氧化物、点状夹杂物和基体之间,当应力达到足点是正确的。
够大时,就产生裂纹,并迅速扩展而破坏。夹杂物
塑性越低,形状越尖棱,则应力集中也就越大。
4结语
3硫化物对废劳寿命的影响
真正的优质产品还是依靠人去生产和控制
的。客观条件再好,如果缺乏质量控制,仍然达不
钢中硫几乎全部以硫化物形态存在。钢中硫到提髙质量的目的。提高轴承钢的产品质量最关
的质量分数增高,则钢中硫化物相应增高,但因硫键是把基础工作做实,一要在原料、工艺、设备、检
化物能很好地包围在氧化物周围,减少了氧化物测和管理五个方面都要有一套质量控制措施体
对疲劳寿命的影响,所以夹杂物的数量对疲劳寿系。二要严格控制各工艺环节、各道工序,要有明
命的影响并不是绝对的,与夹杂物的性质、大小和确的责任制度和检査考核制度,加强和严肃工艺
分布有关。不一定夹杂物越多,疲劳寿命就一定纪律,强化标准化作业,严格执行工艺规程,切实
越低,必须联系其它影响因素综合加以考虑。在从钢生产的具体环节人手,就能有效地提高特钢
轴承钢中硫化物呈细小状弥散分布,并且混入氧产品质量。三要加强各个质量控制点、管理点的
化物夹杂之中,既使采用金相方法也难以辨认。整顿,用工艺规程、操作规程来保证产品质量,用
试验证实:在原有工艺的基础上,增加AM量对降高质量的工作保证产品的高标准。有关的技术质
低氧化物、硫化物起到积极的作用。同时Ca具有量工作,行政管理工作、群众工作都要以产品质量
相当强的脱碗能力。夹杂物对强度影响甚微,而为龙头,用方针目标管理方法落实到基层。对质
对钢的韧性危害较大,其危害程度又取决于钢的量问题,要本着“査找异因一采取措施一加以消
强度。
除一不再出现一纳入标准”的20字准则,定准问
GCr15钢的断裂过程,根据断口分析主要为解题,查清原因,及时处置,完善措施、全程跟踪,为
理和准解理断