納米貝氏體軸承鋼因優(yōu)異的強韌性和滾動接觸疲勞性能而受到軸承行業(yè)的廣泛關(guān)注,現(xiàn)已用于大型風電機組主軸軸承和軋機軸承等重載軸承的制造中。因為滲碳鋼表層高碳部分較薄,不易研究,因此設計了一種高碳鋼,模擬G23Cr2Ni2SiMo滲碳納米貝氏體軸承鋼表層高碳成分,利用膨脹儀、掃描電鏡以及透射電鏡等設備表征組織隨等溫時間的變化規(guī)律;測試試樣的硬度、沖擊韌性和壓縮性能,揭示奧氏體化溫度以及等溫時間對滲碳納米貝氏體軸承鋼表層組織與性能的影響規(guī)律。得到以下結(jié)果:兩種不同奧氏體化溫度下試樣的貝氏體鐵素體板條尺寸均小于100 nm。較高奧氏體化溫度工藝等溫獲得的未溶滲碳體尺寸小,含量約為較低奧氏體化溫度工藝的50%。隨著貝氏體相變等溫時間的延長,納米貝氏體鐵素體含量逐漸增加,馬氏體含量逐漸降低,殘余奧氏體含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。兩種奧氏體化工藝,在不同貝氏體等溫時間的工藝下,其硬度最小值均大于58HRC,即滿足軸承硬度的最小要求。在同一奧氏體化溫度前提下,不同貝氏體等溫時間的試樣硬度隨著時間的延長呈現(xiàn)先減小后增大趨勢�？箟簭姸入S著等溫時間的延長逐漸減小,應變值逐漸增大。沖擊韌性隨著等溫時間的延長逐漸增... 

【文章來源】：燕山大學河北省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圓柱滾子軸承

燕山大學工學碩士學位論文-4-代初國外研究人員開始研究高碳高鉻軸承鋼的低溫貝氏體等溫工藝，通過貝氏體等溫淬火獲得了由薄膜狀殘余奧氏體、球狀滲碳體和下貝氏體三相組成的無碳化物貝氏體組織，典型組織如圖1-2所示。該復合組織雖然硬度較馬氏體低，但是其具有較高的韌性值，韌性值可以達到回火馬氏體的3倍以上[6-7]。當下貝氏體與馬氏體軸承鋼回火溫度相同時，下貝氏體組織軸承鋼表面為壓應力狀態(tài)，具有更高的耐磨性和疲勞壽命。圖1-2GCr15鋼在230℃等溫5h后的下貝氏體組織形貌[6]我國對貝氏體軸承鋼的研究較國外晚30余年。我國對貝氏體鋼的研究首先是對RCC型鐵路貨車無油箱軸承等溫淬火工藝的研究[8]。熱處理得到的貝氏體軸承在裝車后未發(fā)現(xiàn)裝配裂紋，并且長達5年的服役后，發(fā)現(xiàn)貝氏體軸承鋼較馬氏體軸承鋼更加適用于在重載鐵路貨運車上運用。在1991年，研究者將機車軸承進行貝氏體淬火得到貝氏體軸承，在使用過程中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能[9]。瑞典SKF公司發(fā)明了一種表層含有下貝氏體組織的滾動軸承鋼，并且SKF公司在全世界多個國家都申請了專利[10]。SKF公司選用高碳鉻系列傳統(tǒng)的軸承鋼，首先進行冷變形處理以改善軸承鋼的組織與性能，之后進行奧氏體化處理并進行貝氏體等溫淬火處理，最終在工件的表層獲得貝氏體組織。經(jīng)過冷變形處理得到的軸承鋼使用壽命得到明顯的提高，具有廣泛的應用前景。1991年日本一家企業(yè)提出可以利用高碳鋼來制造軸承[11]，所使用的高碳鋼化學成分如表1-2所示。熱處理分為以下幾個階段：奧氏體化溫度選擇為750-850℃，然后進行30%的塑性變形，在350-500℃的鹽浴爐中進行貝氏體等溫淬火，淬火時間為20-150s，從而獲得具有全貝氏體組織的軸承鋼。之后國外軸承制造公司也開始將貝氏體軸承鋼應用于礦山機和

燕山大學工學碩士學位論文-6-2.5GPa，硬度超過600HV，斷裂韌性達到了30-40MPa·m1/2，超過了以往出現(xiàn)的貝氏體鋼的力學性能。1.3.2納米貝氏體鋼的組織結(jié)構(gòu)特征在2003年Bhadeshia[19]正式確定了新型貝氏體鋼的成分體系，如表1-3所示。他們首先將高碳鋼在1000℃保溫15分鐘，然后放入溫度為200℃的鹽浴爐中進行貝氏體等溫淬火，等溫15天生成的納米貝氏體如圖1-3所示，組織由貝氏體鐵素體和分布在貝氏體板條之間的薄膜狀殘余奧氏體兩相組成，貝氏體鐵素體板條的厚度只有20-40nm。在隨后的研究中Bhadeshia教授將這種復合組織命名為納米貝氏體。表1-3新型貝氏體鋼化學成分wt.%[19]成分CSiMnCrMoNiV含量0.981.591.941.330.300.020.11圖1-3在200℃保溫15天得到的低溫貝氏體組織[19]1.3.3納米貝氏體鋼的性能特征納米貝氏體鋼是在低溫等溫淬火時獲得的一種復合組織，在低溫等溫時，F(xiàn)e原子擴散動力較弱導致擴散較困難，從而使得轉(zhuǎn)變生成的貝氏體鐵素體板條尺寸達到納米級別[18,20]。這種納米貝氏體組織鋼的硬度達到了相同成分淬火馬氏體鋼的硬度水平，且具有良好的綜合性能。貝氏體鋼中的滲碳體與基體的交界處易產(chǎn)生微裂紋，并且較易形成空洞[21]，使得鋼的性能降低，而較高含量的Si元素的存在會抑制碳化物的析出，減少鋼中碳化物的含量，從而使得貝氏體鋼具有較優(yōu)異的性能。有文獻報道[22]，納米貝氏體鋼的斷裂韌性和抗拉強度達到了較低級別馬氏體時效鋼的綜合

【參考文獻】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3432910