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%)。

凹坑织构对GCr15贫油滑动摩擦磨损性能影响

为研究在较大载荷和较高转速下,凹坑织构参数对GCr15贫油滑动摩擦磨损性能的影响,这里采用PL100-30W型激光打标机,在高碳铬轴承钢GCr15表面加工出规则排列的圆形凹坑阵列,然后利用MMW-1A型立式万能摩擦磨损试验机,对织构试样和光滑试样进行了贫油润滑条件下的摩擦磨损性能试验。最后,使用三维形貌仪对试样的磨损表面进行了表征。结果表明:凹坑织构表面对GCr15钢贫油润滑条件下的滑动摩擦磨损性能影响显著;存在最优的凹坑面积率和深径比,当其值为14.9%和1:12时,其摩擦系数和磨损量相比光滑试样分别降低了26%和64%;随着载荷的增大,织构试样与光滑试样的摩擦系数均呈上升趋势,但光滑试样的摩擦系数增长速率大于织构试样。

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。

不同淬火加热温度对GCr15钢球显微组织及硬度的影响

对经冷墩光球后的GCr15钢球进行不同淬火加热温度的淬火实验,使用光学显微镜、SEM和激光共聚焦显微镜表征显微组织,X射线衍射和维氏硬度计分别表征残余奥氏体含量和硬度。结果表明,随着淬火加热温度的升高,片状马氏体组织逐渐粗大,未溶碳化物体积分数逐渐减少,碳化物粒径向中间尺寸(0.4~0.8μm)靠拢,原奥氏体晶粒尺寸及残余奥氏体体积分数逐渐增加,硬度现出先增加后下降趋势。

刀具刀尖结构对高速硬车削GCr15轴承套圈表面质量的影响研究

高速硬车削是目前实现轴承套圈高效精密加工的关键技术之一。由于轴承套圈具有硬度高、强度大及薄壁等难加工特点,高速硬车削该类材料零件往往存在刀具失效快、表面质量不易保证等难题。为此,以PCBN刀具高速硬车削GCr15薄壁轴承套圈为研究对象,通过单因素基础切削试验探究修光刃宽度和刀尖圆弧半径等刀具刀尖结构对切削力和切削温度的影响,并在此基础上进行正交试验,对比分析刀具刀尖结构和切削速度、进给量等切削用量对已加工表面粗糙度和残余应力的影响,优选工艺参数,从而为高效高质量加工轴承套圈提供关键技术与数据支撑。

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。

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。

EAF—LF—VD—CC流程生产GCr15轴承钢的洁净度及夹杂物演变

为探究GCr15轴承钢在冶炼过程中夹杂物的演变规律,基于国内某钢厂EAF—LF—VD—CC工艺过程进行全流程取样分析,系统研究了全流程杂质元素含量的变化以及夹杂物的演变分析结果表明,轧制后的轧材钢样杂质元素Ca和Ti的质量分数较高,分别达到00016%和00017%,全氧(TO)质量分数为00007%轧材中夹杂物类型主要为镁铝尖晶石、钙铝酸盐类和硅酸盐类复合夹杂物较大尺寸的夹杂物出现在LF和VD精炼工位,且夹杂物最大尺寸超过了30μmVD破真空后出现了大量CaO-MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)类复合夹杂物,成分分布均匀,个别尺寸甚至超过45μm连铸坯和轧材中MnS和TiN夹杂物占比较高。

低能脉冲电流对淬回火态GCr15钢摩擦磨损性能的影响

研究了近室温条件下低能脉冲电流处理对淬回火态GCr15轴承钢硬度及摩擦磨损性能的影响,利用光学显微镜(OM)及X射线衍射技术(XRD)对脉冲电流处理前后试样的显微组织进行了表征,讨论了脉冲电流处理中峰值电流密度对试样显微硬度及摩擦磨损性能的影响规律,以及脉冲电流处理后试样的显微组织变化对其显微硬度及摩擦磨损性能的影响。结果表明:随着峰值电流密度的增加,试样显微硬度不断下降,耐磨性先提升后降低;与未处理试样相比,当峰值电流密度为130 A/mm^(2)时,GCr15轴承钢的摩擦系数最小,磨损率由2.08×10^(-5) N^(-1)·m^(-1)降为1.67×10^(-5) N-1·m^(-1),耐磨性最优。分析认为,脉冲电流处理可促进GCr15试样在极短时间内发生二次回火,且回火程度随电流密度增大而增加,促使回火马氏体中过饱和碳原子的析出并形成细小碳化物,进而改善GCr15轴承钢的摩擦磨损性能。

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。

等温冷却温度对GCr15盘条金相组织及网状碳化物的影响

利用实验室盐浴热处理炉,对15 mm GCr15风冷盘条进行盐浴等温热处理模拟试验,分析等温盐浴温度对盘条组织和网状碳化物的影响。结果表明:盐浴温度在525℃及以下进行等温冷却,盘条组织中存在马氏体,球化退火后网状碳化物不大于2.0级,抗拉强度1770~1920 MPa,断面收缩率1%~8%;盐浴温度在550℃以上进行等温冷却,盘条组织中无马氏体,且晶界渗碳体未成网状封闭,球化退火后网状碳化物不大于2.5级,抗拉强度1550~1710 MPa,断面收缩率25%~33%。盐浴等温冷却盘条的晶界渗碳体尺寸和网状碳化物级别均优于风冷盘条。

GCr15套锻料芯表面毛刺缺陷的成因及对策

结合轴承钢套圈的套锻生产工艺过程,利用酸洗、金相等手段分析了套锻料芯毛刺缺陷的形成原因,提出了采用大断面连铸坯、低拉速、低过热度浇铸,生产过程中辅以电磁搅拌、末端压下等手段,予以改善铸坯得凝固组织。轧制过程采用较大的压缩比进一步改善钢材的内部结构,从而使得钢材得到致密的组织结构,进而改善GCr15套锻过程料芯表面毛刺缺陷。

高温扩散对GCr15轴承钢接触疲劳寿命影响的研究

通过对钢厂同批次坯料采用6 h和15 h不同高温扩散工艺制成试样进行接触疲劳试验,并对失效试样的失效部位进行了解剖和失效源点进行了分析。试验结果表明:6 h高温扩散工艺的碳化物颗粒明显大于15 h工艺的碳化物颗粒,且碳化物颗粒聚集程度更高;6 h高温扩散工艺的试样整体接触疲劳寿命明显更短。此研究为原材料生产过程中的碳化物控制提供了方向。

不同磨料砂轮磨削GCr15的磨削性能研究

砂轮的磨削性能直接影响了轴承钢的磨削加工质量。为了研究不同磨料砂轮磨削轴承钢GCr15的磨削性能,选取了WA,PA和SG等3种不同磨料砂轮开展磨削试验,从磨削比、磨削功率、工件表面粗糙度、砂轮形貌等方面对砂轮磨削性能进行了对比。结果表明:不同的磨料砂轮在磨削轴承钢时的磨削性能各不相同,其中WA砂轮磨削表面质量最高,PA砂轮的磨削比最高,两者的表面黏屑状态高于SG砂轮,但后者的锋利性更高。分析结果对于合理选择轴承磨削砂轮提供了参考。

GCr15轴承钢夹杂物形成机理研究

为了掌握国内某大型钢企轴承钢夹杂物形成机理,通过热力学计算对GCr15轴承钢夹杂物开始析出温度进行了相应的分析研究。研究结果表明:钢中氧化物、Ca S夹杂的析出温度均远高于液相线1 727.85 K,可以在钢液中析出,而Mn S、氮化物夹杂只能在铸坯凝固冷却过程中析出。在铸坯凝固前沿,元素Mn、S的偏析度随着固相率的增大而增加,S比Mn偏析的更为严重,当凝固前沿固相率达到99.1%时,便会析出Mn S夹杂。此时,钢液中的w(Mn)为1.043%,w(S)为0.565%。同理,N、Ti、Nb、Al和V元素的偏析度随着固相率的增大而增加,偏析度最大的是N元素,其次为Ti、Nb、Al和V元素。在铸坯冷却凝固过程中,钢液中N元素优先与Ti结合,减少并抑制了细小AlN、Nb N和VN夹杂的析出。

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。

GCr15轴承钢热轧盘条异常组织分析

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探针微区分析技术(EPMA)对GCr15轴承钢盘条内部异常组织的分布情况、微观形貌和元素成分进行了分析。利用Gleeble热模拟试验研究了一定冷却速度条件下,Cr元素含量变化对试验钢冷却后室温组织组成的影响,分析了轴承钢盘条中异常组织的形成原因。研究发现,GCr15轴承钢盘条显微组织中出现的异常组织为马氏体,异常马氏体组织中Cr元素含量与盘条正常组织中Cr元素含量存在明显差异。EPMA测得的异常组织中Cr元素含量均在2.1 wt%以上,而正常组织中Cr元素含量约为1.4 wt%。在3℃/s的冷却速率条件下,盘条中Cr元素含量为1.5 wt%、2.0 wt%和2.5 wt%时,冷却后组织中马氏体含量分别为0、13%和42%,说明Cr含量的增加会促进钢中马氏体组织的生成。遗传自铸坯的Cr元素偏析是造成热轧盘条冷却后显微组织中出现马氏体的根本原因。