Si对铸态高碳铬轴承钢中渗碳体类型转变的影响机理

利用真空感应炉制备了四种不同Si(质量分数/%:0.29、0.42、0.71、1.50)的铸态高碳铬轴承钢,并采取非水溶液电解法萃取钢中碳化物。通过扫描电镜观察钢中碳化物的二维和三维形貌,采用X-射线衍射仪(XRD)对不同Si含量下碳化物的类型进行探究,并结合热力学和第一性原理计算明确Si含量影响渗碳体类型的本质机理。研究结果表明,不同Si含量的高碳铬轴承钢中都存在两种类型的碳化物,分别是片层状渗碳体((Fe_(1-X)Mn_(X))_(3)C)和晶界碳化物M23C6。随着w[Si]从0.29%增加到1.50%,M23C6晶界碳化物由连续粗大的棒状结构变为断续细小的点状结构,说明Si含量的增加对晶界碳化物的析出具有抑制效果。而Si含量的增加,降低了Mn在(Fe_(1-X)Mn_(X))_(3)C渗碳体中的占比,渗碳体类型的转变趋势为Fe_(1.8)Mn_(1.2)C向Fe_(3)Mn0C转变。可能的原因是,渗碳体生成析出过程,Si原子被外排到渗碳体周围形成富Si微区,阻碍基体中的Mn原子向渗碳体扩散,降低了Mn在基体中的活度以及扩散迁移能力,从而降低了Mn在渗碳体中的相对含量。

高碳铬轴承钢的旋转弯曲疲劳性能

采用简支梁旋转弯曲疲劳试验机对SUJ2S1高碳铬轴承钢进行旋转弯曲疲劳性能测试,绘制了材料的疲劳极限升降图、疲劳强度-疲劳寿命曲线和存活率-疲劳强度-疲劳寿命曲线。采用场发射电子显微镜对材料发生疲劳断裂的原因进行分析。结果表明:高碳铬轴承钢的疲劳极限为458 MPa,存活率为90%时的疲劳极限为300 MPa;试验钢表面存在机械加工缺陷和Al_(2)O_(3)夹杂物,最终导致材料发生疲劳断裂现象。

高碳铬轴承钢组织双超细化的研究现状与发展趋势

高端轴承已成为中国高端装备制造业中的“卡脖子”问题。轴承用钢的质量是决定轴承性能、精度、寿命及可靠性的重要基础和保证。轴承钢的发展已经历四代,高碳铬轴承钢始终是使用量最大、适用面最广的轴承关键材料。其在微观组织上追求晶粒和碳化物的双超细化,由晶界碳化物引起的脆化及疲劳破坏是限制其质量进一步提升的瓶颈。目前,传统的组织调控手段存在一些不足,导致轴承钢应用受阻,不足之处主要是未从根本上解决淬火组织中晶界碳化物数量多、尺寸大从而恶化韧性,以及以循环淬火为主的组织超细化手段显著增大热处理变形等问题。本文概述了高性能轴承钢材料的发展现状与趋势,以及组织双超细化的前沿技术;并详细介绍了晶界改质处理和温成形等新技术在高碳铬轴承钢中的应用情况,探讨了组织双超细化技术面临的机遇与挑战。最后指出不仅需要提升轴承钢的冶金质量和研发新型轴承钢材料,还需要对传统轴承钢的组织超细化均匀化、晶界净化调控等进行基础理论研究和技术开发,突破轴承钢、工具钢等过共析钢的共性短板,满足高端轴承国产化需求。

高碳铬不锈钢电子束焊接头性能研究

针对高碳铬不锈钢焊接接头性能差的问题,采用电子束焊接技术对厚度为5 mm的调质态的高碳铬不锈钢进行焊接。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验机等设备对其接头进行显微组织与性能分析。结果表明,在加速电压150 kV、束流强度17 mA、焊接速度850 mm/min的条件下,可获得成形良好、无气孔和裂纹等缺陷产生的焊接接头。碳及合金元素以固溶态形式存在于焊缝中,熔合区均为马氏体和残余奥氏体,呈现出非平衡凝固组织,焊接热影响区中碳化物颗粒发生部分溶解。焊接接头硬度分布呈现典型的“M”型,焊接热影响区硬度最高,可达750HV;焊接接头抗拉强度为699 MPa,在焊接热影响区发生脆性断裂,接头的塑性变形能力急剧下降。

大断面高碳铬轴承钢的微观组织设计与制备工艺研究

高碳铬轴承钢含有较高的碳元素,很容易析出粗大且不均匀分布的渗碳体组织,严重影响了钢的塑性。对于传统的中厚尺寸轴承钢,通常使用控轧控冷工艺和球化退火工艺来降低渗碳体的尺寸,但对于大断面轴承钢,这两种工艺很难渗碳到钢的心部,对提升钢的塑性不明显。因此,为了提高大断面轴承钢的塑性,从微观组织和强化机理出发,对微合金元素添加工艺和梯度纳米化工艺进行了研究,分析了未来的研发重点。

宁钢开发出高碳铬轴承钢

近日,从宁波钢铁有限公司传来喜讯,该公司在高碳铬轴承钢GCr15开发中取得重大突破,成功试制出轴承钢GCr15-H。经检测,该产品各项性能指标均达到出厂标准,标志着宁钢全面掌握了转炉流程生产高碳铬轴承钢GCr15的一系列关键技术,增强了企业对市场的适应能力,进一步拓展了发展空间。据悉,宁钢“冲压用高性能宽带轴承钢关键技术研发及产业化”项目入围浙江省宁波市“科技创新2025”重大专项。高碳铬轴承钢具有高强度、高硬度的特点,主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈、刀刃具、汽车配件等,要求有较高且均匀的硬度和耐磨性,以及较高的弹性极限。同时,该钢种对化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和形态、碳化物的偏析与分布等要求都十分严格,是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。

高碳铬轴承钢网状碳化物的探讨及工艺控制

主要研究高碳铬轴承钢棒材热轧过程的网状碳化物控制。试验结果表明,在高碳铬轴承钢的热轧过程中,在精轧工序增加穿水冷却装置能够有效改善高碳铬轴承钢的网状碳化物。

稀土对高碳铬铸钢性能的影响

研究了稀土元素及其添加量对高碳铬铸钢力学性能和耐磨性的影响。结果表明 :稀土能改善高碳铬铸钢中碳化物的形态分布 ,提高其综合性能 ,尤其稀土与热处理共同作用时 ,效果更显著。当试样经 0 2 5 %稀土变质处理后再经 960℃保温 3h正火处理 。

稀土变质及热处理对高碳铬铸钢力学性能影响

研究了稀土变质与热处理对高碳铬铸钢力学性能的影响.采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察了试样碳化物的形貌、冲击断口及磨面特征,用公式s=20.3 z/P2计算了碳化物的形状因子;采用冲击试验机、万能试验机等测试了试样的冲击韧性、抗弯强度、挠度;用动载磨损试验机对试样进行了磨损试验.结果表明:高碳铬铸钢经0.22％稀土变质后再经960℃×3 h正火,其冲击韧性提高180％,,抗磨性提高20％,强度提高76％,塑性也有所提高.其主要原因在于稀土变质及热处理使高碳铬铸钢组织中连续网状的共晶碳化物转变为孤立的块状、碳化物的形状因子增大以及粒状碳化物的析出所致.

热变形后的冷却速度对高碳铬铸钢组织和性能的影响

研究了经40%热变形后不同冷却速度下高碳铬铸钢的组织和性能。结果表明:热变形后的冷却速度与组织及性能有良好的对应关系。高碳铬铸钢变形后风冷(冷却速度约7℃ s)时,其综合力学性能最好。

高碳铬轴承钢的成分设计和热处理工艺的研究进展

叙述了高碳铬轴承钢中Mn、Si、Cr、Mo和Al含量及热处理工艺包括马氏体淬火-回火,贝氏体等温淬火、贝氏体-马氏体和马氏体-贝氏体淬火以及纳米贝氏体钢的研究进展。近10年发展的高强度、高塑性和高韧性的纳米贝氏体钢,因其由纳米尺寸的超细贝氏体铁素体板条和板条间富碳的残余奥氏体薄膜组成的特殊组织结构导致其在耐磨和接触疲劳性能方面也具有优越性,该纳米贝氏体轴承钢有良好的应用前景。

高碳铬轴承钢贝氏体等温淬火

综合国内各研究成果 ,对高碳铬轴承钢下贝氏体的力学性能进行了对比分析 ,并对表面残余应力和尺寸涨大的成因进行了探讨 ,阐述了生产中贝氏体淬火工艺的优势和应用。附表 1个 ,参考文献

高碳铬轴承钢超长寿命S-N关系的概率特性

为了对高碳铬轴承钢疲劳S-N(应力-寿命)试验数据做出正确评估,采用广义极大似然法对全部S-N数据和区分裂纹萌生机制下的S-N数据分别进行了拟合,建立了概率S-N曲线模型。结果表明,在区分裂纹萌生机制下,能较好地拟合试验数据和描述S-N曲线形式;在疲劳极限(大约1 200 MPa)以上的部分要选用裂纹萌生于表面的S-N曲线形式,对于疲劳极限以下的要选用裂纹萌生于内部的S-N曲线形式;同时验证了广义极大似然法能较好地测定该材料的概率S-N曲线(由P-S-N曲线、C-S-N曲线和P-C-S-N曲线组成)和表征该材料超长寿命S-N关系的概率特性。

烧成制度对高碳铬铁合金渣多孔骨料性能的影响

以高碳铬铁合金渣为主要原料,添加适量黏土制备轻质多孔骨料。研究烧成制度对轻骨料物理性能的影响,并利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对物相组成及形貌进行分析。结果表明,黏土在1000℃分解产生游离Si O2和铁的氧化物,分别与碳铬渣中镁橄榄石和镁铝尖晶石反应生成顽辉石及铁铝尖晶石固溶体,该过程能有效降低焙烧温度。烧成制度的影响如下:随预热温度升高,气孔孔径减小;焙烧温度及保温时间决定骨料烧胀性,随之增加,表观密度呈降低趋势,颗粒强度先升高后降低;冷却方式严重影响骨料强度,随炉冷却时,骨料内部气孔与基体形成连续架状结构,晶体发育更完整,晶粒更大,该结构使骨料慢冷下强度约为急冷的5倍。

2016版高碳铬轴承钢标准解析

2016年修订发布的GB/T 18254—2016《高碳铬轴承钢》较2002版发生了较大变化,对新标准中有较大变化的内容进行介绍,并与旧标准进行分析比较,解释、讨论了重大变化内容的背景和意义。

高碳铬过共析钢球化退火工艺研究

为确定合适的Cr5高碳铬过共析钢的球化退火温度和时间,对该钢的球化退火工艺进行了研究。结果表明,Cr5钢合理的球化退火温度为820～840℃,在此温度范围退火后,钢的组织为铁素体基体和弥散分布的Cr23C6、Cr7C3及Fe3C碳化物。

直读光谱法测定高碳铬镍合金钢中的12种元素

提出了直读光谱法测定高碳铬镍合金钢中碳、硅、锰、磷、硫、铬、镍、铜、钼、钒、钛、铌等12种元素的含量。优化的试验条件如下：① 吹氩时间为4 s;② 预积分时间为6 s;③ 积分时间为5 s。12种元素均在一定的质量分数范围内与其光谱强度呈线性关系。方法应用于标准样品（11X-15310）的定值分析,测定值的相对标准偏差（n=11）在0.17%~4.2%之间。应用此方法分析了3种标准样品（95-021-4、C1290和YSBC11017-2003）,测定值与认定值相符。

应用极值分析法推测高碳铬轴承钢中最大夹杂物尺寸

高碳铬轴承钢中最大夹杂物尺寸对其疲劳寿命有重要影响。冶金工艺进步推动钢质洁净度不断提高,采用常规轧材夹杂物检验方法已不能满足轴承钢质量进一步提高的要求。研究并提出了一种轴承钢中夹杂物尺寸的分析方法——极值分析法,在金相试样尺寸及数量、夹杂物观察及尺寸计算、Gumbel分布函数的参数估计等多个方面进行了改进调整,使之实用化。在此基础上,采用该方法推测轴承钢轧材中的最大夹杂物尺寸,并用能谱仪分析了大尺寸夹杂物的元素成分。结果表明:基于Gumbel分布函数的极值分析法可以作为估计轴承钢中最大夹杂物尺寸的一种方法;控制B类粗系和DS类球形夹杂物,降低钢中的钛含量是进一步提高轴承钢产品质量的努力方向。

新版高碳铬不锈轴承钢和渗碳轴承钢标准的解读

2019年修订发布的GB/T 3086—2019《高碳铬不锈轴承钢》和2016年修订发布的GB/T 3203—2016《渗碳轴承钢》与旧标准相比有较大变化。GB/T 3086—2019与2008版相比主要变化有:增加了按钢材最终用途分类,明确了钢丝直径允许偏差,加严了S,Ni含量要求,修改了低倍组织评定标准要求,修改了脱碳层深度要求及共晶碳化物评定方法等。GB/T 3203—2016与1982版相比主要变化有:增加了“规范性引用文件”、“分类和代号”及“订货内容”3章,增加了G23Cr2Ni2Si1Mo牌号及相关技术要求,加严了S,P含量并增加了Al,Ti,Ca,O,H含量要求等。就主要修改内容进行了归纳和解读。

高碳铬轴承钢退火缺陷组织及评级

在充分理解和领会标准评定原则的基础上,结合实际工作经验,对因原材料、热处理工艺及生产设备等因素造成的退火缺陷组织的检验及评级问题进行了深入的探讨,并对长期以来极容易引起争议的退火缺陷组织的识别及级别评定提出了建议。