碳氮共渗对马氏体钢轴承内圈接触疲劳寿命和失效机理的影响

对GCr15马氏体钢轴承内圈分别进行常规热处理和碳氮共渗+深冷+回火处理(简称碳氮共渗处理),通过对比研究了碳氮共渗对试验钢接触疲劳寿命及失效机理的影响。结果表明：碳氮共渗处理内圈试样中的碳化物比起常规热处理内圈试样更加均匀、弥散、细化,表面显微硬度和残余应力均显著提高;碳氮共渗处理内圈试样的额定寿命L₁₀,特征寿命L_63.2和中值寿命L₅₀分别约为常规热处理内圈试样的5.3倍,6.7倍和6.6倍;常规热处理和碳氮共渗处理内圈试样的接触疲劳失效损伤机理均为剥落,碳氮共渗处理后的亚表面裂纹萌生位置更深,亚表面二次裂纹的萌生与主裂纹的扩展得到抑制,抗接触疲劳性能得到提升。     

轴承钢的接触疲劳性能研究

对国产GCr15、美国AISI52100、日本SUJ2轴承钢进行了低温回火处理,并测试了其力学性能,同时在球棒试验机上考察了3种钢的接触疲劳磨损性能。结果表明:经回火处理后3种钢的强度、硬度、冲击韧性等力学性能差别不大,而日本SUJ2轴承钢、美国AISI52100轴承钢的接触疲劳特征寿命分别为GCr15轴承钢接触疲劳特征寿命的1.83倍和1.66倍。其主要原因是:相对于美国AISI52100轴承钢、日本SUJ2轴承钢而言,国产GCr15轴承钢中的A类硫化物夹杂含量更多、链更长、更宽,且其D类铝酸钙复合夹杂物含量更多。     

轴承钢GCr15SiMn试片与渗碳钢G20Cr2Ni4A试片接触疲劳寿命分析

通过研究轴承钢GCr15SiMn试片与渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的接触疲劳寿命水平得知,渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的各项寿命指标均高于轴承钢GCr15SiMn试片,且渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的接触疲劳寿命是轴承钢GCr15SiMn试片接触疲劳寿命的3.75倍。     

GCr15轴承钢碳化物带状的试验研究

过去轴承行业对GCr 15轴承钢中碳化物带状对热加工工艺及接触疲劳寿命的影响,未进行过系统的试验研究工作.为了了解碳化物带状在热加工中的变化规律及其对加工工艺和轴承寿命的影响以引起有关方面对此问题的重视,一机部轴承厂(所)滚珠钢带状试验小组于1967～1968年间就GCr 15轴承钢碳化物带状对轴承接触疲劳寿命、对轴承零件热处理质量,以及热加工对碳化物带状变化的影响进行了比较系统的试验研究.现将试验结果汇总刊出,供参考.     

GCr15SiMn轴承钢无机高分子水溶性淬火液淬火工艺研究

对比渗碳淬火油和无机高分子水溶性淬火液对GCr15SiMn轴承钢组织和性能的影响,结果表明:GCr15SiMn轴承钢采用渗碳淬火油淬火工艺,淬、回火后硬度为60.5 HRC,显微组织为马氏体5级;GCr15SiMn轴承钢采用无机高分子水溶性淬火液淬火工艺,淬、回火后硬度为61～67 HRC,显微组织为马氏体3级,表层3 mm内无屈氏体。无机高分子水溶性淬火液淬火工艺淬、回火后的硬度和金相组织符合JB/T 1255—2014的要求。无机高分子水溶性淬火介质淬火工艺提升了GCr15SiMn轴承钢的综合性能。     

基于GCr15轴承钢淬回火组织的时效尺寸变化预测模型

轴承钢在服役过程中的尺寸变化及尺寸稳定性对轴承的精度保持性和服役性能有着重要影响。针对轴承钢尺寸变化行为的预测问题,提出基于高碳铬轴承钢亚稳组织转变的时效尺寸变化预测模型。对比时效尺寸变化的预测值与测量值,预测值的相对误差不超过5%,两者吻合良好。然后,基于时效尺寸变化预测模型分析淬火和回火工艺对时效阶段尺寸变化的影响规律。分析结果显示,淬火工艺决定了时效尺寸变化程度的上下限,且上限随淬火加热温度提高而增加。回火工艺决定其起点,且提高回火温度可以显著降低时效尺寸变化程度。分析结果还显示,淬火态GCr15轴承钢在180℃等温回火2 h即可获得较高的尺寸稳定性。该时效尺寸变化预测模型可为预测GCr15轴承时效尺寸变化程度及优化和控制淬回火工艺提供依据。     

贝氏体等温淬火工艺在轧机轴承上的应用

试验表明，贝氏作组织的冲击韧性和断裂韧性分别比常规淬、回火的马氏体组织提高约2倍和65％，比相同温度回火的马氏体组织提高32．9％和19．64％。GCr15钢贝氏体等温淬火的轧机轴承，解决了原马氏体淬、回火工艺而造成的套圈开裂和挡边断裂问题。经使用考核，寿命可提高66．7％～79．6％。附图3幅，表3个，参考文献5篇。     

风电主轴轴承用高淬透性轴承钢GCr19SiMnMo的摩擦磨损性能

对高淬透性轴承钢GCr19SiMnMo的淬透性及下贝氏体含量不同的马氏体/贝氏体复合组织和马氏体组织的摩擦磨损性能进行了研究,并与GCr15钢、GCr15SiMn钢马氏体组织进行对比。结果表明：GCr19SiMnMo钢的端淬试样完全淬透,GCr15钢淬硬层深度为8.5 mm(J8.5=58),GCr15SiMn钢的淬硬层深度为18.5 mm(J18.5=58);GCr19SiMnMo钢的马氏体组织耐磨性最优且摩擦因数最小;不同下贝氏体含量GCr19SiMnMo钢的磨损率均比GCr15钢和GCr15SiMn钢低;GCr19SiMnMo钢组织中的下贝氏体含量对耐磨性有一定的影响,下贝氏体含量越少,耐磨性越好。     

不同回火GCr15轴承钢切削性能的研究

对GCr15轴承钢在区间温度200℃～800℃实施淬回火试验,并运用AdvantEdge FEM切削仿真软件,通过改变切削参数的方法,对不同回火温度下的GCr15轴承钢进行切削过程模拟研究。结果表明:随着回火温度提高,GCr15轴承钢的硬度、强度都下降明显,塑性和冲击韧性呈上升趋势;淬回火工艺对轴承钢GCr15切削加工性能的改善明显,切削力和切削温度大幅降低;回火温度为700℃时的轴承钢具有较优的切削性能。     

GCr15钢工件淬回火金相检验的实践

GCr15钢是铬轴承钢中最具有代表性的,使用量占轴承钢的绝大部分。滚动轴承一般由内圈套、外圈套、滚动体(滚珠、滚柱、滚锥或滚针)和保持器等部分组成。轴承钢主要用来制造轴承的内外圈套及滚动体。其工件淬回火金相检验的依据是《JB/T1255—2001,高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》(以下简称为:标准)。     

高性能轴承钢的开发与试验分析

针对GCr15钢经常出现一定粗大的共晶碳化物，从而造成其疲劳寿命和强韧性显著降低的弊端，开发了高性能轴承钢。与GCr15钢相比，其C、Cr含量有所降低，Mn和Si含量有所提高。由试验分析得知。高性能轴承钢的碳化物分布较为均匀，其冲击韧度比GCr15钢提高了33％以上，接触疲劳寿命也有所提高。     

原材料缺陷对钢球质量的影响

叙述了GCr15轴承钢中表面缺陷，低倍组织缺陷及显微组织缺陷对钢的各种性能的影响，进而影响到用GCr15钢制造的钢球质量，从而加速钢球的破坏，缩短钢球寿命。     

GCr15钢微织构表面固体润滑性能研究

为研究不同表面处理方式对PTFE/GCr15钢配副表面摩擦学性能的影响,采用Nd:YAG纳秒激光器对GCr15轴承钢下试样表面进行激光织构加工,并以纳米MoS₂固体润滑剂作为润滑介质,以黏结有PTFE自润滑衬垫的圆柱销作为上试样进行对摩试验。研究发现:PTFE自润滑衬垫与微织构GCr15摩擦副在干摩擦条件下摩擦因数较低,仅为0.137,而在纳米MoS₂固体润滑剂润滑条件下,其摩擦因数进一步下降为0.123,且波动较小。通过EDS分析表明,表面微织构、聚四氟乙烯衬垫与纳米MoS₂润滑介质三者具有协同润滑减摩效应,可摩擦副表面生成一层由PTFE与纳米MoS₂材料组成的致密、平滑复合润滑膜,有效改善对摩副之间的润滑特性。研究表明,通过表面激光织构技术与固体自润滑技术(添加纳米MoS₂)的有效集成融合,可进一步改善PTFE/GCr15钢配副的润滑性能。     

GCr15SiMo钢等温淬火的组织与性能

试验研究了高淬透性轴承钢GCr15SiMo贝氏体（BL）等温淬火的组织与性能。结果表明，该钢的全BL的冲击韧度及接触疲劳寿命优于BL／M复合组织的性能。     

超低温处理工艺对轴承钢机械性能的影响

分析研究了淬火、回火状态的GCr15轴承钢经过超低温改性处理后,基体组织发生回火马氏体恒温脱溶相变,析出弥散、微细碳化物及残留奥氏体发生马氏体相变,经XRD检测,其残留量从9%降至2%左右.从而说明微观结构的转变引起了轴承钢机械性能的变化.采用优化的超低温处理工艺对GCr15钢制作的工模具进行处理,其使用寿命明显提高.     

氮离子重叠注强化轴承钢

本文阐述GCr15轴承钢表面氮离子重叠注对钢的表面硬度、耐磨性及接触疲劳寿命的影响。研究结果表明,氮离子重叠注可提高轴承钢的性能而不影响轴承的表面粗糙度和尺寸精度。附图4幅,表6个。     

深冷处理对GCr15轴承钢组织及力学性能的影响

对GCr15轴承钢分别进行淬火+回火,淬火+回火+深冷,淬火+深冷+淬火,淬火+回火+深冷+回火处理,研究了深冷处理对GCr15轴承钢显微组织、硬度和耐磨性能的影响。结果表明:与常规淬火+回火工艺相比,增加深冷处理工序后试样中残余奥氏体含量明显降低,硬度增大,耐磨性提高;淬火+深冷+回火处理试样的残余奥氏体含量最低,硬度最高,耐磨性最好,其磨损量比淬火+回火处理试样的减少了6%;深冷处理提高了GCr15轴承钢的抗疲劳磨损和磨粒磨损的能力。     

G8Cr15和GCr15轴承套圈的热处理工艺及其性能的试验研究

通过文中的各项试验表明,G_8Cr15钢退火温度范围较宽,770～800℃最为合适,退火组织优良,碳化物细小且均匀;G_8Cr15钢适宜的淬火温度为830～850℃,其接触疲劳寿命和套圈压碎强度均较GCr15钢高(接触疲劳寿命L_(10)提高32%),耐磨性和GCr15钢相当,冷锻和温锻性能较GCr15钢优越。     

GCr15钢低温回火对残余奥氏体的影响

这次试验GCr15钢低温回火对残余奥氏体的影响,探索了D级轴承套圈用160℃ ×2小时二次低温回火代替冰冷处理的可能性。从试验情况来看,从残余奥氏体的量来考虑,冰冷处理最好,二次回火次之,一次回火最差,但从稳定奥氏体和提高轴承寿命来考虑,是一个值得研究的工艺。附图3幅,表6个。     

Q235钢经两种表面热处理工艺后摩擦磨损性能的研究

利用等离子表面合金化技术在Q235钢表面进行Mo、Cr共渗,随后进行超饱和渗碳淬火及低温回火处理。对渗碳淬火─低温回火工艺下的GCr15淬火钢摩擦副的摩擦系数、Mo、Cr共渗─渗碳淬火─低温回火工艺下GCr15淬火钢的摩擦系数进行滑动摩擦对比试验。观察分析Mo、Cr共渗─渗碳淬火─低温回火工艺磨痕形貌,并就油润滑状态下滑动摩擦对比试验磨损机理进行分析。结果表明:Q235钢表面改性后,与渗碳淬火试样对比,相对耐磨系数ε提高近2倍;与GCr15淬火钢试样对比,相对耐磨系数ε平均提高2·25倍。