超音速微粒轰击对GCr15SiMn轴承钢表面纳米化与摩擦磨损性能的影响

目的利用超音速微粒轰击对GCr15SiMn轴承钢表面进行强化处理,并研究超音速微粒轰击对材料表层组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响。方法采用三维显微形貌仪、透射电镜、背散射电子仪、扫描电镜、X射线残余应力分析仪、显微硬度仪等仪器观测GCr15SiMn轴承钢强化前后的微观组织、表面粗糙度、力学性能,并使用UMT-2摩擦磨损试验机对试样强化前后的摩擦磨损性能进行检测。结果经过超音速微粒轰击强化处理的GCr15SiMn钢试样的表面粗糙度增加,表层结构发生严重的塑性变形,形成约20μm厚的塑性变形层,片状马氏体细化至纳米级,平均晶粒尺寸约为13 nm,碳化物平均粒径由0.48μm减小到0.45μm,数量增加了约18%。试样表层引入了300μm的硬化层,表面硬度从740HV0.05提高到了996HV0.05,距表面10μm处出现硬度最高值为1056HV0.05,硬度提高了42.7%。试样引入深度为60μm的残余压应力层,样品表面残余应力为-1246MPa左右。经过超音速微粒轰击后,强化试样平均摩擦因数略高于原始试样,而磨损率得到了大幅度降低,磨损机理主要为磨粒磨损,伴有少量的氧化磨损和黏着磨损。结论经过超音速微粒轰击的GCr15SiMn轴承钢表面粗糙度增加,表层晶粒细化至纳米级;表层构建了残余应力层和硬化层;强化引入的残余应力和因强化处理引起的加工硬化、细晶强化改善材料的耐磨性。

凝结水泵电机GCr15SiMn轴承断裂原因分析

本文借助金相显微镜、光谱仪及元素分析仪、硬度计等手段从元素成分、硬度和显微组织等方面对凝结水泵电机GCr15SiMn轴承断裂原因进行分析。

石钢GCr15SiMn轴承钢的开发

石钢通过60t电弧炉-LF(VD)精炼-300mm×360mm矩坯连铸-连轧工艺生产Φ90mm、Φ100mm、Φ105mm轴承钢GCr15SiMn(%:1.00C、0.5Si、1.0Mn、1.45Cr、0.02Al)。通过电弧炉无渣出钢、LF精炼渣碱度≥3.5,VD处理和全程保护浇铸,低拉速(0.40～0.55m/min),弱二冷(0.18～0.25L/kg),电磁搅拌等工艺措施,使[O]≤8×10^(-6),钢中非金属夹杂物总级别2.5～3.0级,无发纹,疏松和偏析≤1.0级,碳化物不均匀性均满足标准要求。

石钢GCr15SiMn轴承钢的开发

介绍了石钢开发GCr15SiMn轴承钢的生产工艺控制,首次生产的GCr15SiMn轴承钢的产品质量、性能指标,均满足用户的要求。

消失模白区锅炉控制系统设计及在GCr15SiMn轴承钢生产的应用

根据工厂的实际水平情况实现生产设备与生产流程的优化匹配,在符合实际生产要求的情况下最大限度地降低生产成本。针对蒸汽锅炉过热汽温和压力对象较差的动态特性,基于PLC和触摸屏技术的GCr15Si Mn轴承钢铸造温度与工艺控制系统,显著细化了GCr15Si Mn轴承钢铸造后的显微组织,改善了GCr15Si Mn轴承钢铸造后的力学性能和耐磨损性能,具有较好的工业应用价值。

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。

铸态GCr15SiMn轴承钢的流变应力本构方程

在Gleeb-3500型热模拟试验机上对铸态GCr15SiMn轴承钢进行热压缩试验,研究了变形温度(1 223~1 423K)和应变速率(0.1~10.0s^-1)对流变应力的影响,观察了显微组织;采用基于TEGART和SELLARS等提出的Arrhenius方程,通过试验数据的拟合建立了试验钢的流变应力本构方程,并进行了验证。结果表明:在试验条件下变形时,试验钢的流变曲线均呈现出动态再结晶软化特征,提高变形温度或降低应变速率均可降低其流变应力;在应变速率1.0s^-1条件下,升高变形温度会促进试验钢的动态再结晶,同时也使晶粒长大粗化;在变形温度1 423K、应变速率0.1~1.0s^-1条件下,应变速率越大,动态再结晶晶粒越细;由建立的流变应力本构方程预测得到的峰值应力与试验结果的平均相对误差为0.393%,说明本构方程较准确。

GCr15SiMn轴承钢的组织性能研究

采用不同的热处理工艺对轴承钢进行热处理,并对试样进行组织观察和力学性能测试,探讨了热处理对GCr15SiMn钢组织和性能的影响。结果表明:GCr15SiMn钢经840℃×45 min+175℃×3 h+150℃×6 h热处理后,硬度为60 HRC。合金组织为高碳隐晶马氏体基体上均匀分布着细小分散的碳化物颗粒;二次回火工艺提升了轴承钢的综合性能。

电渣重熔GCr15SiMn轴承钢轧材夹杂物特征研究

以转炉-LF精炼-VD-模铸－轧机开坯－电渣重熔为工艺流程生产的GCr15SiMn轧材为对象，利用扫描电镜和能谱仪（SEM-EDS）分别对钢材垂直和平行轧制方向边缘、112半径处和中心部位夹杂物的类型、形貌、数量和尺寸进行了分析和讨论。结果表明，轴承钢GCr15SiMn轧材中夹杂物主要为单一镁铝尖晶石夹杂物、单一氮化钛夹杂物以及以镁铝尖晶石为核心，以氮化钛为外围的复合夹杂物和少量的钙铝酸盐夹杂物等；垂直轧制方向夹杂物数量在边缘部位分布最多，在1／2半径处分布最少，夹杂物总体尺寸由边缘部位到中心部位逐渐增大，夹杂物长宽比多分布在1～2之间；平行轧制方向夹杂物数量也是在边缘部位分布最多，在1／2半径处分布最少，相比边缘和中心部位，1／2半径处夹杂物总体尺寸在≥4μm范围内的比例以及夹杂物长宽比在≥3范围内的比例都最大。

GCr15SiMn轴承钢热处理的计算机控制系统设计

基于PLC控制技术和触摸屏技术,设计了GCr15Si Mn轴承钢热处理温度与工艺控制系统,并进行了试验验证。结果表明,GCr15Si Mn轴承钢热处理温度与工艺控制系统显著改善了轴承钢的显微组织及其力学性能。与无控制系统的热处理GCr15Si Mn轴承钢相比,采用控制系统的热处理GCr15Si Mn轴承钢的抗拉强度增加174MPa、冲击吸收功增加11J。

Φ100mm GCr15SiMn轴承钢棒内裂原因分析及对策

为解决Φ100mm规格GCr15SiMn轴承钢棒出现的内裂缺陷问题,通过分析生产条件、环境情况,并对代表性样品进行理化检验,分析了该轴承钢棒内部裂纹形成的原因。结果表明:受空气潮湿、原材料潮湿、连铸坯高温热送热装、轧材下线温度低等因素的综合影响,GCr15SiMn轴承钢棒产品生产过程中内应力过大,在入缓冷坑时热应力和组织应力集中释放,从而导致内部裂纹的产生。最后针对内裂产生的原因提出了改进措施,最大限度地降低了轴承钢棒中内部裂纹的产生。

热处理工艺对机床滚珠丝杠用GCr15SiMn轴承钢性能的影响

通过显微组织观察和力学性能测试,研究淬火、回火和高温调质热处理工艺对GCr15Si Mn轴承钢组织和性能的影响。结果表明,高温调质热处理工艺可以改善碳化物组织形态,并细化碳化物,最佳的高温调质处理工艺为:1 070℃×0.5 h淬火+500℃×1 h高温回火+1 000℃奥氏体化淬火+200℃×1 h二次回火。

GCr15SiMn轴承钢带状组织控制及工艺优化

GCr15SiMn轴承钢带状组织降低轴承的使用寿命。通过优化连铸和轧钢工艺,在保证产品质量合格的前提下,优化连铸二冷段冷却制度,将轧钢工序的加热温度由原来的1 100℃提高到1 150℃,将加热段和均热段总时长由原来的100 min增加到140 min,调整风冷线的部分冷却段冷却制度,将吐丝温度由原来的840℃降低至780℃,钢的冷却速度由0.6℃/s提高到4.0℃/s以上,最终有效改善轴承钢质量,满足下游用户的加工需要。

GCr15SiMn轴承热处理温度与工艺控制系统设计

为确保GCr15SiMn轴承钢热处理质量,提高轴承件热加工的可重复性,利用PLC和CC-Link对原生产工艺进行自动化开发,协调生产节拍,并实现热加工温度等参数的自动控制。实际应用表明,开发的自动化热处理生产线效率和品质效益显著,尺寸稳定性好(形变量不超过0.01μm),轴承硬度和韧性得到改善。

磨削加工对GCr15SiMn轴承钢表面组织性能的影响

采用扫描电镜,电子背散射衍射、X射线衍射、显微硬度计及三维表面轮廓仪等对磨削加工后的GCr15SiMn轴承钢的显微组织、硬度、残余应力及物相进行了研究。结果表明:磨削后GCr15SiMn轴承钢表面的硬度远高于基体,并且残留奥氏体发生分解,表面呈现压缩残余应力。试样表层组织存在由于塑性变形引起的几何必须位错密度(GND)增加的现象,这是轴承钢表面硬度上升的主要原因。将轴承服役过程以及磨削加工后的组织性能变化进行对比,发现有相似之处。磨削加工引起的表层变化可能是诱发裂纹在表面萌生的原因。

GCr15SiMn轴承钢锻件工艺研究

通过LVCD+VCD的冶炼方式,低温阶段保温的加热工艺,锻造比、锻造温度度区间、锻后冷却方式参数控制,反复球化退火工艺,保证质量达到了用户的技术要求。

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。

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。