轴承钢PPT课件

第三章轴承钢,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,2,轴承钢,轴承钢：适于制造不同环境中工作的各类滚动轴承套圈和滚动体的钢统称为滚动（或滚珠）轴承钢（简称轴承钢）。80用于轴承，其余制作：油泵片、喷嘴、轧辊、工模具等。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,3,轴承,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,4,主要内容,3.1分类、化学成分及基本要求3.2轴承钢标准3.3轴承钢质量3.4轴承钢冶炼,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,5,3.1分类、化学成分及基本要求,3.1.1分类3.1.2成分（以GCr15为例）3.1.3基本要求,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,6,3.1.1分类,按化学成分及特性分为五大类：高碳铬轴承钢无铬轴承钢；渗碳轴承钢；不锈轴承钢；中、高温轴承钢。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,7,3.1.1分类,注：1大多数国家只有四大类，无铬系列没有。2淘汰了高碳铬系中低铬级（GCr6、GCr9）钢号，以加Mo钢号代替。中国保留了GCr9，没有含Mo钢号。3渗碳钢系列的数量很大（十几个钢号，美国占自己轴承钢量的1/3，日本15，中国GB3202-82列出了6个钢号，中国自己设计只有2个）。4不锈及中、高温轴承钢与国外钢号相似。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,8,3.1.2成分（以GCr15为例）,1901年问世，主要优点：成分简单，合金量低，性能良好，价格便宜等。YB(T)1-80(或YJZ-84)：C0.951.05%Cr1.401.65%Si0.150.35%Mn0.250.45%P0.025%S0.025Mo0.08%Ni+Cu0.50%Ni0.30%Cu0.25%为了提高轴承钢的疲劳寿命（N），成分上有些改进。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,9,1）C,通常0.901.15%C，理由是保证淬火、回火后有高硬度、强度、疲劳极限，必须具有过共析成分，才能经热处理后，在回火M基体上弥散细小的K。使用组织：回火MA残KC：过饱和C（M）0.40.6%；Fe3C78许多人指出：只要保证M中C就好了，具有最大疲劳强度；认为弥散的K使得C，脆性，偏析加剧，寿命。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,10,1）C,近年来，C有所下降，出现中碳铬轴承钢的趋势。美国：0.851.00%C日本：0.700.85%C瑞典：0.870.97%C中国：0.750.8%C（G8Cr15，改善了K不均匀性，冷热变形性能，切削性能，N比GGr15高）,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,11,2）Mn,Mn有增有减；Mn作为脱氧元素，有利改变Si、Al脱氧产物形态，减少脆性夹杂物含量，主张0.5Mn。Mn作为合金元素，有增有减。俄、美、瑞典Mnmax1.70%中、德等1.201.25%增加观点：Mn溶于F中，强度、硬度，淬透性；减少观点：Mn1.20%，Ms点，从而A残，强度反而。Mn使晶粒粗大，过热敏感性和淬火裂纹倾向。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,12,3）Si,Si含量并不相同Si作为脱氧元素0.150.35%Si即可；Si作为合金元素，各国并不完全相同。美国、瑞典上限0.800.85%；中国却80%1079三者比例随K溶解度，A残，K余；随A中C，A粗化，M中C、合金浓度也会相应；铸态时K不均匀，淬火后不能改善；控制原始组织上K数量，并使颗粒细，大小匀称，分布均匀。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,48,（2）退火材组织和K粒度,在含碳0.450.50%的M基体上均匀分布着平均粒度0.50.6m的36K和必要的细小的A残Nmax。必须控制原始组织上碳化物数量，并使颗粒细、大小均称、分布均匀。因此要，严格控制球化退火工艺，控制退火组织，消除K网、K带、K液析。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,49,（3）碳化物不均匀分布及消除措施,1）带状碳化物2）碳化物液析3）网状碳化物,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,50,1）带状碳化物,枝晶偏析（富Cr和富C）引起的显微区骗局的共析碳化物（二次碳化物），经压力加工后，顺延展方向分布成条带状。严重带状碳化物，黑白区域分明，带条宽度大，带与带之间也宽。为了降低带状碳化物级别，主要措施是钢锭或钢坯进行扩散退火。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,51,2）碳化物液析,液相中碳及合金元素富集（液态偏析）产生的亚稳态莱氏体共晶（一次碳化物），在热加工时被压碎并沿轧向呈条带状分布。消除和改善措施：控制C、Cr中下限，加V；低温浇注；采用较大锻压比；扩散退火；热处理过程不能太慢。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,52,3）网状碳化物,沿A晶粒边界析出的呈网状分布的碳化物。原始碳化物偏析大，易出现；停轧温度高及冷却太慢，使网状碳化物的连续性和粗大程度显著增加。消除或减轻措施：控制C、Cr中下限，Si、Mn有破坏和减小网状碳化物作用；控制低的终轧温度和强化轧后冷却速度。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,53,3.4轴承钢冶炼,3.4.1轴承钢及轴承生产过程3.4.2电炉VAD,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,54,3.4.1轴承钢及轴承生产过程,1）冶炼：成分：Cr、C下限控制；温度：高温氧化、中温还原，较低温度出钢（1580）纯净度：P、S尽可能低；残余金属元素少；H23ppm；O20ppm；2）浇注：模铸：表面质量好，成分组织均匀基本组织：P（细片）（或P、A、K）连铸：致密度，亚稳态莱氏体。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,55,3.4.1轴承钢及轴承生产过程,3）扩散退火（均匀化退火）：消除K液、改善K带；形成均匀A组织、K溶解4）热轧（或锻）：变形比、尺寸精度；良好的组织、性能控轧、轧后控冷：t开始、V冷、t终冷基本组织：P（细片）最好组织索氏体、K网不明显5）球化退火（不完全退火）：粒状P（为淬火准备），消除加工后的硬化程度，保证综合性能。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,56,3.4.1轴承钢及轴承生产过程,6）正火处理（常化）：消除K网及线条组织，返修退火不合格产品，满足特殊要求；破网温度：930950；返修（破小网）：850870；保温：3050min（空冷，比退火快降温）；冷却：50/min。7）材8）车削,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,57,3.4.1轴承钢及轴承生产过程,9）淬火：硬度，弯曲疲劳强度，冲击韧性；840左右水或油淬；基本组织：M回（隐晶型）+细小均匀K+少量A残。10）回火：消除淬火应力，残余应力稳定尺寸，防止淬裂；综合性能淬火回火连续进行的，淬火后冷到150170后回火（回火时间2.5h）,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,58,3.4.1轴承钢及轴承生产过程,11）稳定化：进一步消除应力，稳定组织，平衡三个组织关系（减少M淬和A残）4070，1012h；120，12h；130150，36h。12）磨光或抛光：尺寸精度、表面光洁13）附加回火：消除磨削应力；稳定尺寸；防止龟裂14）成品。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,59,3.4.2电炉VAD,VAD：真空吹氩；VD：真空去气；VOD：真空Ar-O2炉外精炼）（1）工艺流程1）电炉2）VAD3）连铸（2）冶金质量（3）质量因素分析,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,60,1）电炉,采用氧化法操作。全熔取样分析矿氧气综合氧化自动流渣去P调整渣成分预脱氧，加FeCr（MnSi、FeSi、Al块沉淀；C粉、Si粉炉渣）出钢（随钢液加入脱S剂）,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,61,2）VAD,精炼手段：真空+吹氩（+加热）操作过程：入坑，取样，合盖吹氩；抽真空（5min66.6Pa（0.5托），维持15min，脱气H、N，调成分Cr、Mn和Si，加Al脱氧，吹Ar）；搅拌继续10min；破真空、停吹Ar、取样（t=1510）；盖炭化稻壳。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,62,3）连铸,轴承钢属于过共析钢，凝固收缩性强，偏析倾向大，凝固温度间距宽，加之导热性差，裂纹敏感性强。一般情况下，适当低的浇注温度、慢的拉速和适中的冷却强度对保证铸坯质量是有好处的。工艺要求过热度为25；实际水平：3040。中间包工作衬为MgO质，长水口和浸入式水口都为石英质。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,63,（2）冶金质量,P65表310、311,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,64,（3）质量因素分析,1）渣系(表3-12)1.5R2.5，粘度小，吸收夹杂,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,65,（3）质量因素分析,2）初炼钢液脱氧：彻底脱氧（真空下高C与O反应有限）炉内或出钢时包中用Si-Mn-Al复合脱氧重视炉渣脱氧，即FeO尽量低（FeO）与O成线性关系，（FeO）夹-钢，不利于去夹杂）防止渣进入真空（无渣出钢）。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,66,（3）质量因素分析,3）精炼参数、QAr、真空度、渣量,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,67,（3）质量因素分析,4）钢包材料Al2O3去除顺序：MgO、Al2O3、SiO2、CaOCaF2SiO2是O来源，SiO2去除顺序SiO2、MgO、Al2O3、CaOCaF2脱氧产物和钢包材料中Me-O差别大，耐材夹杂形成化合物熔点低，越容易吸收。,/15:53:1615:53:1719:40:04,.,68,（3）质量因素分析,5）AlAl全Al酸溶Al酸不溶(AlNAl溶)Al2O3Al以金属固溶体状态存在为主，少部分以Al2O3和AlN存在。（Al残Al溶）残铝稳定控制在0.020.025%，钢中氧含量和点状出现率都较低。残铝过高