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《gcr15軸承鋼組織控制畢業(yè)論文》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、GCr15軸承鋼組織控制引言軸承是機(jī)械設(shè)備中的重要零件之一，使用過(guò)程中承受極高的交變載荷、摩擦、腐蝕等，使用條件十分苛刻。因此對(duì)于軸承鋼而言，要求具有良好的強(qiáng)韌性配合及較高的接觸疲勞性能和耐磨性。GCr15鋼作為軸承鋼的代表鋼種，由于其優(yōu)良的加工性能和使用性能，被廣泛應(yīng)用于制造各種軸承的滾珠、滾柱和套圈等，其使用態(tài)應(yīng)為隱晶回火馬氏體+細(xì)小滲碳體顆粒組織。為此該鋼在熱處理前要具有良好球化的珠光體組織。GCr15的球化與其熱處理時(shí)的奧氏體化狀態(tài)緊密相連，奧氏體化溫度、滲碳體分布與形態(tài)都將影響實(shí)驗(yàn)鋼的球化效果。一、影響GCr15網(wǎng)狀碳化物的因素網(wǎng)狀碳化物級(jí)別
2、升高1級(jí)，可使軸承壽命降低三分之一，GCr15軸承經(jīng)淬、回火處理，約有7%的殘余碳化物存在，殘余碳化物的數(shù)量隨鋼的化學(xué)成分、碳化物顆粒的大小和形態(tài)不同而發(fā)生變化，馬氏體組織中含碳量為一定值時(shí)(一般為0.4%-0.5%)，碳化物平均粒度愈小則疲勞壽命愈高[1]，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.1表1.1碳化物平均粒度與疲勞壽命的關(guān)系1.化學(xué)成分及成分偏析網(wǎng)狀碳化物是在過(guò)共析鋼中沿奧氏體晶粒邊界析出呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的過(guò)剩二次碳化物，它與鋼的化學(xué)成分和偏析程度有關(guān)，高碳鉻軸承鋼中的碳化物不均勻性實(shí)質(zhì)上是鋼液在冷卻過(guò)程中宏觀和微觀偏析的結(jié)果。網(wǎng)狀碳化物是過(guò)剩的二次碳化物，因此鋼中
3、含有碳化物形成元素的濃度愈高，過(guò)剩的二次碳化物數(shù)量就愈多，碳化物網(wǎng)狀組織也就愈嚴(yán)重。鋼液結(jié)晶時(shí)，由于選分結(jié)晶，最先凝固的部分溶質(zhì)含量較低，溶質(zhì)集聚于母液，濃度逐漸增加，因而最后凝固的部分溶質(zhì)含量則很高。顯然在最終凝固結(jié)構(gòu)中溶質(zhì)濃度分布是不均勻的，這種成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。如果分析晶粒的成分分布時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)鋼錠或鑄坯中心溶質(zhì)濃度較高;而在一個(gè)晶粒的晶界處溶質(zhì)的濃度較高。前者為宏觀偏析，后者為顯微偏析。1.1宏觀偏析鋼液在凝固過(guò)程中，由于選分結(jié)晶，使樹枝晶枝間的液體富集了溶質(zhì)元素，再加上凝固過(guò)程鋼液的流動(dòng)將富集了溶質(zhì)元素的液體帶到未凝固區(qū)域，使得鑄坯
4、橫截面上最終凝固部分的溶質(zhì)濃度遠(yuǎn)高于原始濃度。引起鋼液流動(dòng)的因素很多，像注流的注入、溫度差、密度差、鑄坯鼓肚變形、凝固收縮、以及氣體、夾雜物的上浮等均能引起未凝固鋼液的流動(dòng)，從而導(dǎo)致整體鑄坯內(nèi)部溶質(zhì)元素分布的不均勻性，即宏觀偏析。1.2顯微偏析圖1.1是一理想二元合金相圖，A、B兩元素在液相和固相都是無(wú)限溶解，取圖中助成分進(jìn)行討論。圖1.1鋼中偏析發(fā)展過(guò)程示意圖當(dāng)溫度＞t℃時(shí)，合金處于液態(tài)，成分是均勻的。當(dāng)溫度＝t℃時(shí)，結(jié)晶開(kāi)始，有以下兩種情況:(1)在完全平衡條件下結(jié)晶(二元素在固、液相中相互充分?jǐn)U散)當(dāng)溫度沿t、t1、t2…變化時(shí)，液相成分則沿a、
5、al、a2…變化，固相成分則沿b、b1、b2…變化。當(dāng)溫度降至tp時(shí)，液相消失，固相成分則變至bp。凝固后合金不存在偏析。(2)在不平衡條件下結(jié)晶(二元素在固相中不能充分?jǐn)U散)當(dāng)溫度沿t、t1、t2…變化時(shí)，液相成分沿a、al、a2…變化，固相則按凝固先后順序存在著b、b1、b2…不同的化學(xué)成分。合金溫度降到tp時(shí)還不會(huì)完全凝固，要一直冷到tk溫度，合金才凝固完畢。圖中c、cl、c2、…ck為從開(kāi)始凝固起到某一結(jié)晶區(qū)間的結(jié)晶固相的平均成分。。k即為凝固結(jié)束時(shí)固相的平均成分。固相中存在著b、b1、b2…bp不同成分的差異，即合金的偏析。影響顯微偏析的因素
6、:(l)冷卻速度。(2)溶質(zhì)元素的偏析傾向。(3)溶質(zhì)元素在固體金屬中的擴(kuò)散速度。2.原始組織加熱時(shí)由于奧氏體晶核大都萌生于珠光體中的鐵素體一碳化物相界面處，因此，界面較多的片狀珠光體原始組織在形成奧氏體的速度上高于粒狀珠光體。如果鋼的成分相同，原始組織中碳化物分散度愈大，不僅相界面愈多，而且?jiàn)W氏體中碳化物形核率和長(zhǎng)大速度提高。所以原始組織愈細(xì)，奧氏體形成速度愈快，其轉(zhuǎn)變溫度愈低。當(dāng)轉(zhuǎn)變溫度較低時(shí)，碳化物的形狀通過(guò)溶解能力的不同而顯示的尤為突出。通常，粒狀珠光體原始組織與片狀珠光體相比，加熱過(guò)程中的碳化物溶解和奧氏體均勻化均較為緩慢。在相同加熱條件下，
7、由于碳化物溶解所需時(shí)間與其表面積的平方成正比以及碳化物在奧氏體中的溶解度與其曲率半徑成反比，所以，片狀碳化物較粒狀碳化物溶解速度快，且碳化物分散度愈大，其溶解能力也隨之增大。與此相應(yīng)，奧氏體中碳及合金元素的平均間距的減小，奧氏體的成分均勻化速度也必然加快。表1.2列出了幾種不同碳化物粒度原始組織的GCr15鋼，在相同加熱條件下奧氏體的碳、鉻等元素的平均濃度對(duì)比情況。表1.2奧氏體的碳、鉻等元素的平均濃度對(duì)比情況由于二次碳化物的溶解通常是在奧氏體晶粒邊界附近首先開(kāi)始的，即奧氏體的晶界在促進(jìn)碳化物的溶解和成分均勻化等方面的作用是不容忽視的。因此，碳化物細(xì)化
8、以及晶粒細(xì)化將使奧氏體中的碳與合金元素濃度梯度減小，從而有助于均勻化[2]。3.加熱速度在連續(xù)
