脉冲磁场对GCr15轴承钢网状碳化物的影响

在GCr15轴承钢的球化退火过程中施加脉冲磁场,研究脉冲磁场对其组织形貌和力学性能的影响,探讨脉冲磁场作用下网状碳化物溶解的热力学和动力学机理。结果表明:随着施加脉冲磁场时间的延长,GCr15轴承钢中沿晶界分布的碳化物由封闭网转变为半网,当施加脉冲磁场时间为20 min,晶界处的网状碳化物消失。这主要是由于施加脉冲磁场后,在热力学方面网状碳化物溶解的势垒降低,动力学方面原子扩散系数增大,这都促进了网状碳化物的溶解。随着施加脉冲磁场时间的延长,GCr15轴承钢的抗拉强度(R_(m))和屈服强度(R_(p0.2))基本保持不变,伸长率(A)提高了18%(从5 min的33%提高到20 min的39%),断面收缩率(Z)提高了13%(从5 min的61%提高到20 min的69%)。

稀土Y对GCr15轴承钢力学性能的影响

为探究稀土Y对GCr15轴承钢力学性能的影响,采用真空感应炉冶炼了不同Y含量的GCr15轴承钢,利用MC010-HV-30Z维氏硬度计、SANS-ZBC2752A型冲击试验机、CSS-88500型电子万能试验机、JSM-6510型扫描电子显微镜和Sigma-300场发射电子显微镜等设备,研究Y对GCr15轴承钢硬度、冲击性能、拉伸性能及夹杂物的影响。结果显示:Y含量为0.005%时,试验钢具有较好的综合力学性能;Y略微降低了GCr15轴承钢的硬度,由258.7 HV降低到254.4 HV;冲击功提高了17.9%,由17.9 J提高到21.1 J;抗拉强度提高了6.50%,由903.8 MPa提高到963.3 MPa;最大拉应力提高了6.50%,由17.75 kN提高到18.91 kN;断后伸长率提高了16.80%;试验钢的断裂模式由沿晶断裂向穿晶断裂过度;Y处理后,夹杂物尺寸由3μm左右减小为1μm左右。试验钢的硬度略微降低,冲击功、抗拉强度、断后伸长率均有所提高,夹杂物尺寸减小。

La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果及机理

为了探究稀土La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果,采用了公称容量为1 kg的高温管式炉,冶炼了6炉不同La-Ce含量的GCr15轴承钢钢锭,借助光学显微镜、扫描电镜等表征手段,并结合Fact Sage热力学软件对不同La-Ce含量的GCr15钢中夹杂物的转化规律进行研究。结果表明,未添加La-Ce的GCr15轴承钢中典型夹杂物为不规则状的Al_(2)O_(3)和MnS,La-Ce的添加会将其改质为类型较为复杂的稀土夹杂物,随着La-Ce含量的提高,1600℃下钢中夹杂物的转化规律为Al_(2)O_(3)→REAl O_(3)→RE_(2)O_(3)→RE_(2)O_(2)S→RE_(2)O_(2)S+RE_(x)S^(y)(RE为La-Ce)。当La-Ce含量为96×10^(-6)时,Al_(2)O_(3)和Mn S均被改质为球状的RE_(2)O_(2)S·RE_(x)S^(y)复合稀土夹杂物,钢中夹杂物的数量处于较低水平且夹杂物的整体形貌控制较好。

GCr15轴承钢中非金属夹杂物特性和演变规律

轴承钢主要用于制造轴承的滚动体和套圈。钢中的氧化物夹杂会影响轴承的疲劳寿命,因此在生产中需严格控制其类型、数量和尺寸。为进一步提高某钢厂GCr15轴承钢钢水的洁净度,通过全流程系统取样,并利用夹杂物自动分析扫描以及热力学计算等手段对该工艺生产的轴承钢中夹杂物的特性和演变规律进行了研究。结果表明,LF化渣时夹杂物主要为Al_(2)O_(3),LF出站时逐渐演变为MgO-Al_(2)O_(3)和CaO-(MgO)-Al_(2)O_(3),尺寸主要分布在1~5μm;VD精炼结束时夹杂物数密度由LF出站时的19.51个/mm^(2)降低至16.84个/mm^(2),尺寸1~2μm和2~5μm夹杂物占比分别为68.7%和27%;中间包夹杂物数密度进一步降低至15.59个/mm^(2),此时夹杂物类型和尺寸分布与VD出站时相似。铸坯中夹杂物数密度较中间包大大减少,仅为7.9个/mm^(2),但夹杂物尺寸明显增加,且硫化物夹杂占比增加。热力学计算表明,冶炼过程钢中极易生成MgO-Al_(2)O_(3);但当钢中w(Mg)为0.0006%时,只要w(Ca)>0.0003%,MgO-Al_(2)O_(3)就可以向CaO-Al_(2)O_(3)转变。此外,采用FactSage 8.3软件计算了钢液冷却过程中夹杂物的相转变和成分变化。

GCr15轴承钢连铸坯冷却速度与入炉温度对其组织和性能的影响

内容导读轴承被称为“工业的心脏”,轴承钢由于工作环境恶劣需具有较高的力学性能,尤其是疲劳寿命,影响轴承钢疲劳寿命的主要因素起源于连铸。高碳铬轴承钢是使用最广,应用最久的轴承钢,其中GCr15轴承钢是一种典型的高碳低合金结构钢。本文以GCr15轴承钢连铸坯为研究对象,研究不同冷却速度和入炉温度对连铸方坯的微观组织的影响,同时结合有限元方法对不同冷却速度下连铸方坯的热应力进行了分析。结果表明:GCr15轴承钢连铸坯冷却速度控制在3~4℃/min时,可抑制网状碳化物产生,降低热应力,减少裂纹缺陷,提高轴承钢的组织性能;热装与冷装对材料的金相组织没有显著影响,实际生产中建议采用热装的入炉方式。

中间包涂料对GCr15轴承钢洁净度的影响

分析了某钢厂GCr15轴承钢生产过程中,在真空处理前后及中间包的钢水中夹杂物演变规律,结果表明,钢水中全氧含量在中间包中大幅度上升,镁铝尖晶石类夹杂物在RH软吹及中间包中有不同程度的上升,在中间包中数量上升明显。用后中间包涂料工作层中MgO骨料颗粒大量减少,部分MgO颗粒溶于钢水中造成钢水中氧含量上升。通过热力学模拟分析,论述了不同SiO_(2)含量对中间包涂料高温物相的影响,提出将SiO_(2)控制在4%~6%,并加强中间包砌制管理,可减少中间包涂料中高温低熔相的生成,可有效提高GCr15轴承钢头炉探伤合格率。

GCr15轴承钢盘条碳化物带状组织的控制

试验研究了是否使用轻压下技术以及不同的高温扩散时间对碳化物带状组织的影响。结果表明使用连铸轻压下技术,能有效改善坯料的偏析情况;随高温扩散时间的增加,碳化物带状级别总体呈降低趋势,颗粒尺寸逐渐减小,扩散时间11 h的颗粒尺寸在2.5μm左右,继续延长时间,颗粒尺寸变化不大。因此选择连铸轻压下工艺+高温扩散11 h工艺进行生产,可以得到颗粒弥散、尺寸相对细小的碳化物带状组织。

GCr15轴承钢方坯连铸轻压下工艺优化与实践

为提高GCr15轴承钢连铸坯均质化水平,改善内部裂纹、缩孔等缺陷,通过实物计算坯壳厚度生长比例、钢种热属性测试,设计浇注过程大压下和联合轻压下试验,监控浇注过程铸坯表面温度和拉矫机工作状态等方法,优化轻压下工艺。结果表明,连铸轻压下合理的起始位置R为42%~45%,为获得更优低倍质量,200 mm×200 mm、240 mm×240 mm、300 mm×340 mm三种规格连铸轻压下起始位置较原工艺后置1~3 m;以200 mm×200 mm GCr15为例,增加铸坯压下量,由1.25 mm/m提高到2.5 mm/m,可减轻铸坯轻压下裂纹,显著改善铸坯Y-Z纵向低倍成分和组织均匀性,轧材中心碳偏指数普遍达到0.97~1.03,实现了既不产生明显轻压下裂纹、又能改善中心偏析和V型偏析缺陷的目标。

GCr15轴承钢套圈开裂失效分析

针对GCr15轴承钢套圈失效原因进行了检测分析。结果表明:轴承套圈所使用的GCr15轴承钢化学成分符合相关国家标准要求,在试样表面发现了多处表面缺陷的存在,增大了材料在反挤压工序中的开裂风险,致使在反挤压过程中出现开裂失效,根据缺陷宏观形貌、金相分析及电镜分析,此试样失效原因为圆钢表面折叠缺陷所致,材料基体存在表面缺陷是造成材料失效的主要原因。

GCr15轴承钢圆锥滚子理化性能研究

本研究旨在探索更大尺寸GCr15轴承钢圆锥滚子的理化性能,为轴承零件选材和扩大GCr15轴承钢应用提供参考。通过GCr15轴承钢圆锥滚子理化性能研究,有效直径35mm的圆锥滚子表层显微组织、表层硬度、心部显微组织均符合标准推荐要求,心部硬度低于标准推荐值59HRC的区域径向尺寸占比25.37%,轴向尺寸占比39.37%,其中低于淬硬值58HRC的区域径向尺寸占比12.11%,轴向尺寸占比23.36%。为满足标准推荐值要求,GCr15轴承钢圆锥滚子可选材应用尺寸到有效直径为26.12mm;为满足淬硬值需要,GCr15轴承钢圆锥滚子可选材应用尺寸到有效直径为30.76mm。在满足使用要求的前提下,用户和制造厂可协商确定更大尺寸的应用,以获得良好的性价比。

稀土Y对GCr15轴承钢疲劳性能与耐磨性能的影响

采用真空感应炉制备了不同Y含量的GCr15轴承钢,通过弯曲疲劳试验与滑动磨损试验探究了稀土Y对GCr15轴承钢疲劳及磨损性能的影响。研究结果表明,随着稀土Y的添加,试验钢的疲劳寿命显著增加。未添加Y的试验钢的疲劳断口形貌主要为河流状并存在微量韧窝,断裂方式为脆性断裂;添加少量Y的试验钢的疲劳断口出现疲劳辉纹,且其宽度随着稀土Y的增加而变窄。另外,未添加Y的试验钢的疲劳断口夹杂物为棱角不规则的MnS-Al_(2)O_(3)复合夹杂物,添加少量Y后,改性成球形的Al-O-Y-Mn-S稀土夹杂物,从而改善了试验钢的疲劳性能。随着稀土Y的增加,试验钢的磨损量逐渐降低,并且摩擦系数也逐渐减小,耐磨性能增强。试验钢的磨损机理由磨粒磨损与疲劳磨损共同作用,并且随着稀土Y的增加,磨粒磨损与疲劳磨损逐渐减少。

研磨料配比对GCr15轴承钢球硬度影响规律实验研究

为了探究离心式钢球强化研磨加工中研磨料配比对GCr15轴承钢球硬度的影响规律,得到最佳研磨料配比,通过进行不同研磨料配比的钢球强化研磨试验,并从GCr15轴承钢球的3D形貌、表面粗糙度、微织构深度、强化层厚度、马氏体含量、晶粒尺寸和位错密度等多个维度分析了强化研磨料配比对钢球硬度的影响规律。结果表明:不同的研磨料配比,钢球的硬度都与表面粗糙度、微织构深度、强化层厚度、马氏体含量和位错密度呈正相关,与晶粒尺寸呈负相关;研磨料配比太低会减少研磨均匀撞击,太高会减缓研磨冲击,都不利于钢球的强化加工;当研磨料配比为1%,钢球强化效果最好,表层硬度也最高。

层流等离子体淬火对GCr15轴承钢的滚动接触疲劳及损伤性能的影响

为了提高GCr15轴承钢的滚动接触疲劳(RCF)性能,使用层流等离子体淬火(LPQ)技术对GCr15轴承钢表面进行了四种不同扫描速度(350 mm/min、550 mm/min、750 mm/min、950 mm/min)的等离子体淬火实验。用MJP-30滚动接触疲劳实验机对处理前后的试样进行RCF试验。采用激光共聚焦显微镜(VK-9710)、超景深显微镜(UDM,VHX-1000C,Japan)、扫描电子显微镜分析试样组织结构、成分、微观损伤形貌,对试样进行硬度测试,分析疲劳扩展机理。结果表明:由于LPQ的冷却速率及加热速率较快,试样表面产生淬火硬化区,形成细小的隐晶马氏体组织,表层硬度增大。硬化层厚度影响RCF扩展机理,硬化层厚度越深,疲劳寿命越长,LPQ使RCF寿命延长64%。

稀土对GCr15轴承钢滚动接触疲劳中微点蚀的影响

机床轴承的服役性能与各部件间的摩擦学行为紧密相关,微点蚀是轴承发生精度寿命失效时在滚道表面出现的典型损伤.本文中采用球棒试验研究了油润滑时不同接触疲劳循环周次下稀土/普通GCr15轴承钢的滚动摩擦学行为.结果表明:不管是稀土GCr15轴承钢还是普通GCr15轴承钢,微点蚀的数量随着接触疲劳循环周次的增加而增加;不同的是,稀土GCr15轴承钢的微点蚀不仅浅而且较小较圆,普通GCr15轴承钢的微点蚀不仅深而且容易成片出现.开展的轴承台架试验也发现稀土轴承和普通轴承存在同样的微点蚀行为差别.从轴承钢的组织结构和碳化物方面讨论了稀土对微点蚀的影响,添加稀土使GCr15轴承钢中碳化物均匀地分布在基体中,有效地减少了液析碳化物的析出和大量网状碳化物的出现,从而降低了GCr15轴承钢在滚动接触疲劳中微点蚀的产生.

残留奥氏体含量对GCr15轴承钢摩擦磨损性能的影响

首先对GCr15轴承钢进行了不同温度的淬火和回火处理及淬火+深冷+回火处理,获得了残留奥氏体含量分别为6.2、11.2、17.5和26.4 vol%的GCr15轴承钢试样,随后采用重载往复摩擦磨损实验仪在干摩擦和油润滑条件下对试样进行摩擦磨损实验,研究了残留奥氏体含量对GCr15轴承钢滑动摩擦磨损性能的影响;利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线残余应力分析仪和洛氏硬度计等分析了GCr15轴承钢试样在不同状态下的组织、表面形貌和力学性能。结果表明:经不同工艺热处理后,GCr15轴承钢的组织都是由马氏体、残留奥氏体和碳化物组成;随着残留奥氏体含量增加,GCr15轴承钢的表面硬度逐渐减小,残余压应力逐渐减小并趋于稳定;在干摩擦条件下,深冷处理试样的平均摩擦系数最小;在油润滑条件下,4组试样的平均摩擦系数相差不大且都低于0.08,在干摩擦和油润滑条件下,随着残留奥氏体含量升高,GCr15轴承钢的磨损率都是先升高再降低,在淬火温度为865℃时磨损率达到最大;经过深冷处理的试样的残留奥氏体含量最小,为6.2 vol%,其磨损率也最小,说明深冷处理能提高GCr15轴承钢的摩擦磨损性能;在干摩擦条件下GCr15轴承钢的磨损机制为磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损,油润滑条件下为磨粒磨损和黏着磨损。

基于长流程的GCr15轴承钢转炉冶炼生产实践

采取转炉高拉碳出钢、双渣法冶炼、LF高碱度渣精炼、RH真空脱气、连铸加强保护浇铸及控制钢液过热度等措施,有效控制GCr15轴承钢中的氧、氮、硫、磷、钛等元素及夹杂物含量。试验表明:提高转炉出钢碳质量分数,有利于降低钢中的氧质量分数;随着炉渣碱度的升高,钢液中ω(O)大幅降低;GCr15轴承钢经过RH真空处理,钢液中的ω(TO)从0.0028%下降到0.0009%;双渣法冶炼可以提高转炉冶炼前期的脱磷率;LF精炼和连铸过程增氮,RH过程降氮;LF精炼过程是控制ω(Ti)的关键;夹杂物和碳化物都得到有效控制。

GCr15轴承钢低氧控制研究

氧含量是衡量GCr15轴承钢洁净度的主要指标,本文分别对影响钢中氧含量的因素进行研究,分析铝氧反应的热力学条件,通过控制铝含量、精炼渣碱度与A值,获得高纯净度的轴承钢。

有关GCr15轴承钢的液析、带状和网状碳化物问题

GCr15轴承钢在合金钢中是属于检验项目多、质量要求严和生产难度大的钢种之一,其可以用作滚动轴承,要求抗压、耐磨损、抗疲劳、耐腐蚀和工作寿命长;另外还广泛用于制造各类工具和耐磨零件。要提高轴承钢的质量,关键是要提高钢材的纯净度和碳化物的均匀化程度。纯净度泛指材料中夹杂物的含量(包括类型、大小和分布)及气体含量;而碳化物的均匀程度是指碳化物的形状、大小和分布的均匀性,也是决定轴承钢质量的另一重要标准。

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T.O)含量由7.7×10^(-6)下降至4.9×10^(-6),全铝(T.Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^(-6)、210×10^(-6)分别下降至80×10^(-6)、75×10^(-6)。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al_(2)O_(3)(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。

平面磨削淬硬GCr15轴承钢变质层形成规律实验研究

淬硬轴承钢磨削过程中产生的变质层对零件使用性能有直接影响。为提高轴承零件的加工质量和加工效率,文章开展了平面磨削淬硬GCr15轴承钢变质层形成规律的实验研究,研究了磨削参数对磨削过程中磨削力、磨削温度和变质层厚度的影响,观测了变质层组织,探究了变质层的显微硬度的变化规律。研究结果表明:磨削力和磨削温度随着切深的增大而增大,冷却方式对切向磨削力有显著影响;磨削过程的升温速率高达104℃/s,降温速率也达到103℃/s;温度是影响变质层形成的主要因素,暗层厚度随着温度升高而增大,高温是白层形成的必要条件,磨削温度超过名义相变温度(745℃)后白层厚度出现突增,暗层与白层的厚度之比大于4;白层硬度高于基体,表层硬度随着切深的增大而增大,最高硬度达到1057HV,而暗层发生了软化,最低硬度仅为492HV。