GCr15SiMn轴承钢超声滚压表层组织及性能分析

目的 通过不同超声滚压加工工艺对GCr15SiMn轴承钢磨削态试样进行表面强化处理,并研究超声滚压加工工艺对表层组织及性能的影响。方法 采用扫描电子显微镜(SEM)对试样表面、截面组织进行观察,并用粗糙度仪和硬度仪对表面粗糙度、显微硬度进行表征。对不同电流、静压力参数下超声滚压加工试样表面、截面组织和性能的差异进行了分析。结果 根据机加工细晶层及微裂纹可将原始试样分为3类:第1类为无裂纹机加工细晶层;第2类为有裂纹机加工细晶层;第3类为无机加工细晶层。超声滚压加工后,3类表层均被预置塑性变形层,但塑性变形层厚度有明显差别,第3类原始试样形成的塑性变形层最厚,约为2μm;试样表面磨削犁沟变浅,粗糙度显著改善,较原始粗糙度值降低了67%,表层磨削微裂纹扩展,部分表层机加工细晶剥落,表面微裂纹尖端角度减小,表面缺陷减少;表面硬度分布均匀性得到改善并预置表面硬化层,较原始表面硬度提升2%。结论 随电流的增加,粗糙度降低,塑性变形层的厚度和连续性提高,硬化层的硬度及厚度基本不变。随静压力的增加,硬化层的硬度及厚度增加,塑性变形层的厚度和连续性提高,粗糙度基本不变。

GCr15SiMn轴承座圈超声滚压表面抗接触疲劳性能分析

为了研究超声滚压加工对GCr15SiMn轴承座圈表面抗滚动接触疲劳性能的影响,使用超声滚压加工前后的GCr15SiMn轴承座圈进行滚动接触疲劳试验。采用三维立体显微镜及扫描电镜(SEM)观察对比两种疲劳失效轴承座圈在表面形貌、表面组织。结果表明,超声滚压加工后的轴承座圈接触疲劳寿命提高,其疲劳寿命平均值是未超声滚压轴承座圈疲劳寿命平均值的3倍左右;超声滚压加工后的轴承座圈可以抵抗滚珠滚动导致的表层硬度大幅提升;与未超声滚压轴承座圈疲劳件相比,疲劳失效的超声滚压轴承座圈表面平均粗糙度及最大粗糙度显著降低,抵抗表面塑性变形的能力增强,表面麻点数量减少,表面疲劳微裂纹改变为平行的弧线排列,抵御了磨削细晶处疲劳微裂纹的萌生。