短文全句:学识核心 网责任状复制粘贴: 商丘滚动轴承 阅读量: 💛 先生发表时间段:2021-11-03 15:07:14
渗碳联轴器钢还具有堆物攻度、高可塑性和高强度疲劳壽命的性能,最常见于有很大撞击载重的负荷,不同的热处理工艺使其产生不同的微观组织,对渗碳层组织和材料力学性能产生重要的影响。渗碳轴承钢由表面至心部渗碳层碳浓度处于连续变化状态,同时心部组织与渗碳层组织之间还存在力学性能匹配问题,通过热处理工艺参数的合理搭配使渗碳层组织和基体组织的匹配性达到最优组合,是一个漫长且复杂的研究过程。而且,渗碳轴承钢在渗碳及后续热处理过程中可能产生的组织缺陷,如网状碳化物、表面脱碳、残余奥氏体过多ܫ等,也增加了渗碳轴承钢热处理的难度。通过对渗碳轴承钢淬火后表层组织和心部组织的控制,改善表面性能,也是目前渗碳轴承钢的一个重要研究方向。
因此,重点对渗碳轴承钢的渗碳方法,渗碳热处理组织缺陷及其消除,以及表层淬火组织转变和残余奥氏体控制进行了综述,展望了未来渗碳轴承钢的热处理方向。
1、现状分析
滚动轴承是广泛使用的基础零部件,而轴承钢是滚动轴承内外圈和滚动体的重要材料。世界上第1种轴承钢为GCr15钢(ASTM 52100),该钢属于高碳铬钢,经淬回火后具有高硬度﹑高耐磨性和高疲劳性能,其产量至今仍占国内轴承钢年总产量的80%以上。然而,在一些需要使用大中型或特大型轴承的冶金化工、风电机组﹑航空航天等领域,全淬硬轴承钢已无法满足更高冲击韧性,更长接触疲劳寿命和弯曲疲劳寿命的要求,因此,渗碳轴承钢应运而生。铁姆肯公司最早于1899年研发出了第1种渗碳耐磨轴承钢,随后美国、日本、德国等发达国家在第一次和第二次世界大战期间陆续研发了多种用于高端军事装备的渗碳轴承钢。渗碳轴承钢属于优质低碳合金结构钢𝓰,其对冶金纯净度和组织均匀性都有严格要求,由于受到科技和设备水平的限制,国内对渗碳轴承钢的研究起步相对较晚。我国现行标准CB/T 3203——2006《渗碳轴承钢》中的系列钢种见表1,包括:以20CrMo为代表的Cr-Mo系;以10CrNi3Mo和20CrNi2Mo为代表的Cr-Ni-Mo系;以20Cr2Mn2Mo为代表的Cr-Mn-Mo系。此外,国内还有第2代航空轴承钢G13Cr4Mo4Ni4V和第3代航空轴承齿轮用钢16Cr14Co12Mo5Ni2。
表1 我國渗碳轴套钢型号还有其化学工业组成(質量成绩)
✤Tab.1 Grade and chemical composition of China carburized bearing steel
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ꦅ渗碳轴承钢经淬回火后,外层的高碳隐晶马氏体验够打造高光洁度、高防度和高防腐蚀性,而心部的低碳生活板条马氏体验够打造更好的弹性,由于使用的渗碳的滚柱轴承铝制造的的滚柱轴承在事情操作过程中能够预防大的冲击力超载负荷。此外,渗碳轴套钢经回火后的边部会兑换较深的残留压能力层,这使得轴承在运转过程中能够抵消部分外部应力作用,耐久性提高,疲劳寿命延长。
渗碳轴承钢要实现强韧化,渗碳及后续热处理至关重要,工艺不当可能出现一些组织缺陷,如:渗碳后表面形成严重的网状碳化物,表层残余奥氏体过多,渗碳层内氧化,表面脱碳等,将对渗碳轴承钢的力学性能和疲劳寿命造成不利影响ꩵ。为消除渗碳轴承钢的热处理组织缺陷,改善使用性能,国内外专家、学者进行了诸多的研究和实践。本文从渗碳方法、渗碳热处理组织缺陷及消除措施、渗碳层淬火组织转变和残余奥氏体控制等方面进行综述,梳理了目前渗碳轴承钢热处理的现状。
2、渗碳联轴器钢的渗碳工艺
🌸渗碳即经由固定的技术助于碳电子层团流进产品外壁,使产品获得了固定高度的通户层,积极配合心部良好的的弹性,满足韧性化的基本原则。根据含碳媒介的有所差异,可将渗碳形式都可以分为实验室空气渗碳、药液渗碳、实验室空气渗碳和亚铁铁离子渗碳。实验室空气渗碳是将待渗碳产品与实验室空气渗碳剂(烧烤碳+碳酸盐)一个放密封仪器,接着在常温炉里加热恒温固定时光,恒温过后碳酸盐逐层溶解并决定能够 灵活力性炭电子层团,当大规模灵活力性炭电子层团吸在钢外壁时,在钢的外壁和内层会构成固定含量差,外壁碳电子层团将沿含量梯度方法向内层做好外扩散,恒温较长时光之后可能会构成固定高度的渗碳层。实验室空气渗碳系统简易化,基本操作操作简单,但生產率低且渗碳重量低。药液渗碳大部分为盐浴渗碳,这里面存在的残害性性的氰化物,往往严重后果体内更健康,还对自然环境产生了被污染的,哪怕其他经济学家努力于研究无毒性害的药液渗碳剂,但终究是无法根除消失氰根(CN-) ,以该渗碳方法步骤已越来越多被选用。2000年时候,实验室空气渗碳渐渐的变成了在内地产业生產中通常的渗碳形式。亚铁铁离子渗碳是渗碳除理的趋势方法,其都可以的提升渗碳的生產率和搞定深度(超过6mm)实验室空气渗碳时光别过长的故障。在内地渗碳滚柱轴承钢的渗碳现在绝大多数选用的是民俗实验室空气渗碳和真空度渗碳。
2.1 过去的气休渗碳
🌺气味渗碳的最大的独到之处是也能达到对炉内碳势的精准的自我调节,传统型气味渗碳例如滴注式气味渗碳和实时控制互动性渗碳。
滴注式汽体渗碳是将⒉种固体生产物时滴入炉中,在高热下各自裂解呈现2种各个碳势的汽体,较高碳势的汽体是富化气(供碳源),而较绿色环保势的汽体是载气。滴注式渗碳剂常采用甲醇+煤油(或丙烷,丙酮等)组合,煤油在高温下的分解产物主要是H2和CH4作为供碳源,而甲醇的裂解产物中常含有CO2,和H2O,对渗碳气氛起到稀释作用,可通过调节甲醇和煤油的滴入量比达到碳势控制的目的。如图1所示,滴注式气体渗碳一般包括排气阶段、强渗阶段和扩散阶段,排气过程主要依靠通入甲醇促使炉内空气排出,强渗后的扩散阶段需要适当降低碳势,防止表面碳浓度过高产生网状碳化物,渗碳过程中的碳势测定常用CO2红外仪或氧探头。
图1 G2OCrNi2MoA钢渗碳热净化处理工学艺
꧅Fig.1 Carburizing heat treatment process of G20CrNi2MoA steel
实时控制乙炔气渗碳还有产热式积极性+富化气、氮-甲醇积极性+富化气和直生式实时控制积极性。吸热式可控气氛一般需要将天然气或液化石油气与空气按照碳氧比为1∶1的比例混合后在反应罐内高温加热生成吸热式气体(载气),吸热式气氛渗碳的供碳源常选用天然气或丙烷。氮–甲醇气氛是指将氮气与甲醇按一定比例混合后通入炉内,在高温下裂解得到载气气氛,其中CO:H2:N2🌠约为2:4:4,之后向炉内通入富化气(甲烷、丙烷或丙酮等)。氮气+甲醇在炉内裂解后气氛成分稳定,采用氧探头很容易实现气氛碳势的自动控制。直生式气体渗碳也被称为“超级渗碳”,即直接向炉内通入富化气(丙烷、丙酮或天然气等)与空气的混合气氛,其中富化气的通入量是固定的,通过控制空气的通入量调节炉内碳势。
2.2 真空室渗碳
真空渗碳是一种新型的气体渗碳方法,其过程—般为“强渗→扩散→强渗→扩散”循环模式,直至渗碳层深度达到要求为止。⛦真空渗碳是利用“饱和值调整法”对炉内碳势进行控制,即在强渗时段.使表层奥氏体以到达碳供大于求,但是碳分子在分散时段.向村料内部管理分散,能够的调整强渗期和分散期的日子比,使终究表层碳质量浓度和渗碳层进一步以到达标准要求。♛传统气氛渗碳温度区间为880~930 ℃,而真空渗碳的可用温度区间为920~1 050 ℃,适用于高温渗碳和深层渗碳。目前,真空渗碳多采用乙炔或丙烷作为供碳源,文献[23,27]研究表明,在渗碳进程中,乙炔比丙烷才可以释放出来太多的特异性碳原子结构,可升高渗碳质量且更发展节能环保。
2.3 阳离子渗碳
20世纪90年代,离子渗碳技术已经在美国、法国和德国等发达国家用于工业化生产,我国目前对离子渗碳的研究尚未成熟。阴阳铁离子渗碳巧用了智能辉光蓄电池充电基本原理,有害气体阴阳铁离子流在t加速的电压下向原材料表明热烈轰击,表明铁电子层被溅射出去来后的空位由碳电子层代替,直表明碳氧化还原电位实现供大于求。离子渗碳过程包括等离子体辉光放电和传质2个不可逆过程的交互作用,渗碳质量的控制具体涉及气体成分、气体分压、辉光电流密度、渗碳–扩散时间比和渗碳温度等参数,在渗碳温度、渗碳–扩散时间比和气体分压确定的情况下,可通过调控电流密度实现对表面碳含量、碳浓度分布及渗碳层深度的精准控制♏。离子渗碳的供碳源可以使用甲烷或丙烷,常用载气有氢气和氮气,渗碳温度一般为850~ 980 ℃。相较于传统气氛渗碳和真空渗碳,化合物渗碳具工艺流程周期怎么算短,适于确保深处渗碳,可有目的把握表面能碳酸度和渗碳层层次的优势。我国力争在2030年前实现“碳达峰”,而目前广泛使用的可控气氛渗碳和真空渗碳均会有尾气排放标准排放标准的问题。对此,迫切需要加快推进对阴亚铁离子渗碳的历程把控及阴亚铁离子浚碳机 的科学研究。
3、渗碳滚动轴承钢热加工处理组织开展疵点举例除去
♚渗碳轮毂轴承钢热正确工作集体缺欠注意起来自渗碳和随后热正确工作,比较常见热正确工作集体缺欠有网状结构氢氟酸处理物、外表层脱碳及外表层的残留物奥氏体过多时等。
3.1 蜂窝状氢氟酸处理物
൩氢氟酸整理物的分分析出与溶解出来穿过渗碳热整理其它阶段中,,氢氟酸整理物的形貌、长宽比及分布区对钢的适用性能方面具备有极为重要应响。渗碳联轴器钢在渗碳及前因后果热整理全过程中应制止会产生蜂窝状氢氟酸整理物。渗碳期间里单单从表层碳氧原子团向内部管理传播不充足易会导致钢单单从表层碳有机废气浓度会产生过是处于饱和状态,钢中的Cr,Mo,V等镍钢原子团会与碳氧原子团搭配并合理在晶界上分分析出、长大以后,在电子显微镜下展现出为一条线包围着着奥氏体晶粒大小的白沉垫相(图2),即建立的蜂窝状氢氟酸整理物。
图2 线状氢氟酸处理物
Fig.2 Network carbide
ꦬ蜂窝状增碳物归属于冷脆相,会为严重降低渗碳轴承套钢的韧劲和困乏能力,且易构成退火板材开裂。为以防止导致粗硬、蜂窝状增碳物,在渗碳过程中 上常运用的政策大部分有:
1)合理提高了渗碳水温;
2)减小向外扩散第一阶段的碳势;
3)缩减强渗時间间隔或拉长扩撒時间等。
文献[46]研究表明,高温高压渗碳轴套钢G13Cr4Mo4Ni4V渗碳过程中中的碳势一般的控住在0.6%~0.7%,将外扩散分阶段的碳势由0.6%减小到0.5%后,渗碳层无定形碳物十分细小且分布区均匀分布,未有网状结构表现(图3)。富Mo,Cr 等合金碳化物一旦在晶界形成,会使渗碳吸附过程受阻,降低碳原子扩散系数,易造成大量碳原子在表面积聚,将严重影响渗碳轴承钢的渗碳层深度和表面性能。文献[48-50]研究发现,在渗碳处理前向炉内通入NH3,进行预氮化处理能够避免形成网状碳化物,这是因为预氮化处理使表层中含有一定量的氮原子,氮原子在渗碳过程中会与碳元素及合金元素结合形成细小的碳氮化物。文献[51]尝试在渗碳轴承钢初始表面镀一层Fe-Ni膜,可以起到渗碳缓冲作用,其原理主要是利用率碳分子团穿梭Fe-Ni膜要有必定准确时间,若想减小帅渗第一阶段渗入到的材料表面层的碳分子团通量,的同时削减了沿晶界扩散作用转移的碳分子团个数,使碳分子团沿晶界扩散作用转移更进一步秩序井然均衡,削减蜂窝状无定形碳物的建成。
图3 G13Cr4Mo4Ni4V钢渗碳层中的增碳物
♋Fig.3 Carbides in carburized layer of G13Cr4Mo4Ni4V steel
要驱除已进行的蜂窝状增碳物,最高效的的方法是进行二次淬火ಞ。对表面层中的细线状或半不间断稍粗的晶界炭化物,可相当增长四次回火摄氏度一些提升固溶隔热保温时间间隔以增强大大小炭化物完全溶水,,的放置冷却时候中冷速要充裕快,故而可以抑制晶界炭化物沉淀。但很大粗壮的线状炭化物并没有办法可以通过四次回火彻彻底底解除,图甲图甲4图甲,在四次淬回火后仍都来源于较严重性的线状炭化物,故此在渗碳时候中应不要会出现粗壮线状炭化物。经950 ℃渗碳缓冷后的G13Cr4Mo4Ni4V钢表面层都来源于断续的线状炭化物,图甲图甲5图甲,而在由1 100 ℃真暖空气淬后,线状功能熄灭,这是如果富Mo/Cr炭化物在1 100 ℃的高温度下完全溶水,气冷时候中炭化物并没有再沿晶界沉淀。
图4 Cr-Co-Mo型渗碳滑动轴承钢表皮层的蜂窝状增碳物
𝓡Fig.4 Network carbides on surface of Cr-Co-Mo carbu-rized bearing steel
图5 G13Cr4Mo4Ni4V钢渗碳层中的线状氢氟酸处理物
🧜Fig.5 Network carbides in carburized layer of G13Cr4Mo4Ni4V steel
3.2 表面层脱碳
🤡表面脱碳或表面碳含量低是渗碳轴承钢在渗碳过程中常见的一种缺陷,在组织观察时可以明显看到渗碳层外边缘有一层铁素体,脱碳会降低钢表面的硬度和强度,影响使用性能。因此,在渗碳扩散阶段及预冷淬火过程不可选择过低的碳势,回火整个过程需要提前做好防硫化正确处理,防止的接触面脱碳,而对于那些具有稍微脱碳的的接触面可采取短时间补渗。
3.3 外层残存奥氏体异常
渗碳轴承钢经淬火后在表层留下大量的未转变奥氏体,将导致轴承表面硬度偏低,且严重影响轴承的尺寸稳定性。表层残余奥氏体过多的原因,一立面是所以渗碳时中碳势过高使面上碳含量增长,基体Ms点下滑,奥氏体比较可靠量分析增长;其它立面是渗碳轮毂轴承钢中中含Cr,Mo,V,Ni等前所未有γ相区的金属风格,当蘸火高温溫度过高完会驱使非常多的碳金属风格及金属金属风格固溶到基体中,进而缩减渗碳层的Ms点,增长了奥氏体的比较可靠量分析。为控制残余奥氏体的含量,应该增加淬火后的回火处理时间和处理次数,另外也可以通过增加稳定化处理的方法降低和稳定残余奥氏体。
(来源地:的轴承期刊杂志网站)
未完结待续
引文形式:𝕴于兴福,王士杰,赵文增,等.渗碳轮毂滑动轴承钢的热整理行业现状[J].轮毂滑动轴承,2021(11):1-9.
小编间介:
🍌于兴福,男,1976年生,杭州化学工业高中副客座教授,医学博士生老师,其主要开展航材轮毂的滚柱滚针轴承钢的热解决科技、镍基单晶硅/柱状图晶低温铝铝合金的提纯科技、低温铝铝合金的冶炼科技、精密模具压铸用型壳提纯科技的设计岗位。多年以来,参与活动我国省级重点科学探讨工作方案、“两机”专顶、“大直升机”产品专顶和国家安全科工局专顶等2个的项目。主导型科学探讨了航材轮毂的滚柱滚针轴承用稳定性化热解决、坚韧化热解决、马氏体+贝氏体分手后复合调质、负压等温调质等热解决加工过程,科学探讨的热解决加工过程被APP于2个型號轮毂的滚柱滚针轴承的产出和科学探讨手工制造,并拿到了优良的成效。设计过后,审请轮毂的滚柱滚针轴承相关知识产权科技8项,已认证知识产权2项,在国外外中文核心期刊刊出设计论文范文80余篇。
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