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。

GCr15钢轴承套圈内表面开裂原因

某GCr15钢轴承套圈经机加工后,发现其套圈内表面发生开裂。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析等方法对开裂套圈进行分析。结果表明:在生产套圈过程中,穿孔顶头发生破碎,产生的异物颗粒嵌入基体,破坏了基体的连续性,最终导致套圈内表面发生开裂。

90t BOF-LF-VD工艺冶炼GCr15轴承钢的氧化物夹杂变化行为

GCr15钢的生产流程为90 t转炉-LF-VD-250 mm×280 mm方坯连铸-轧制。转炉出钢加铝脱氧,LF由高碱度渣[/%:55~58CaO,3~10MgO,12~16SiO_2,16~24Al_2O_3,≤1(MnO+FeO)]精炼,LF喂Al后T[O]为14×10^(-6),LF终点T[O]10×10^(-6)。采用SEM(扫描电镜)+EDS(能谱仪)的方法,研究了线材中超标DS类夹杂物的成分分布,发现夹杂物中心以复合氧化物CaO-MgO-Al_2O_3为主,外围包裹少量CaS;这些氧化物中,Al_2O_3含量约占65%,分布最为均匀;CaO含量约占20%,MgO含量约占15%。统计分析结果表明,VD真空处理后每平方毫米13μm以上大颗粒夹杂物数量增至7,软吹后降至2.1,线材中1/3大颗粒夹杂物来源于钢包渣带入。

GCr15钢滚珠丝杠感应淬火漏磁控制及耐磨性

通过涂覆导磁体对GCr15钢滚珠丝杠表面感应淬火进行漏磁控制,对比分析了漏磁控制前后试样淬火组织、硬度、深度及耐磨性。研究表明:GCr15淬火后的组织为马氏体+残留奥氏体,控制漏磁淬火工艺显著增加丝杠滚道处的磁力线密度,提高整个丝杠表面的温度和加热深度,增加淬火硬化层的深度,也减小硬度曲线的梯度,从而显著提高了耐磨性,相对于未淬火试样耐磨性提高了2.5～4倍。感应淬火试样的磨损主要是磨粒磨损和剥层磨损,未涂覆导磁体时,剥层厚且是脆性和塑性断口混杂的粗糙形貌,而涂覆导磁体后,因为组织和硬度均匀,硬化层深度大,磨削片层薄且表面光整,耐磨性好。

深冷处理对GCr15轴承钢性能的影响

对GCr15轴承钢进行了不同时间的深冷处理,对其微观组织形貌和力学性能进行了表征。结果表明:随着深冷处理时间的延长,残余奥氏体含量大幅下降,马氏体晶界上有亚微米级碳化物颗粒析出,提高了轴承钢的强度和耐磨性;硬度呈小幅上升趋势,冲击功有所下降。

PMO凝固均质化技术在连铸GCr15轴承钢生产中的应用

脉冲磁致振荡(pulse magneto-oscillation,PMO)凝固均质化技术是我国学者原创的连铸坯凝固组织细化和均质化技术。将该技术应用于连铸GCr15轴承钢生产,研究脉冲磁致振荡对GCr15轴承钢连铸坯凝固组织和成分分布的影响。生产实践表明,PMO可以显著细化连铸GCr15轴承钢的凝固组织,改善碳偏析。

高碳铬轴承钢加热过程中氧化与脱碳特性分析

利用热重分析、金相及扫描分析等手段,研究了加热温度、保温时间和加热炉内气氛对高碳铬轴承钢GCr15氧化和脱碳行为影响。结果表明:随着加热温度和保温时间增加,GCr15钢氧化铁皮厚度和脱碳层深度均呈增大趋势;随着炉内含氧量增加,氧化铁皮厚度也呈增大趋势,但脱碳层深度呈下降趋势,且含氧量达6%脱碳趋于稳定。通过热力学和动力学分析发现:随着加热温度、保温时间以及炉内含氧量增大,其对应的抛物线氧化速率常数不断增大、高温抗氧化能力增强。低于900℃时,GCr15钢氧化增重与时间呈直线规律增长;高于900℃时,呈抛物线规律增长,其对应的氧化激活能由113.9 k J/mol增大到324.1 k J/mol,870℃为氧化机制发生改变的临界温度。

GCr15钢渗碳体形核机制的研究与实验验证

GCr15钢的球化与渗碳体的形核机制具有密切的联系,为此采用KRC模型和超组元算法,计算了GCr15钢共析转变的相变自由能,根据相变过程能量的变化,分析了片状渗碳体晶核和球状渗碳体晶核的形核特点,并通过奥氏体化淬火实验和等温实验验证。结果表明:片层状渗碳体较球状渗碳体更具形核优势。当过冷奥氏体中不含有剩余碳化物颗粒时,一旦发生共析转变,过冷奥氏体将转变成片状珠光体组织。

100t BOF-LF-RH-CC流程冶炼GCr15轴承钢非金属夹杂的演变

试验GCr15轴承钢(/%:1.00C,0.20Si,0.39Mn,0.015P,0.005S,1.50Cr,0.003Ti,0.015Als)的冶炼工艺流程为预脱硫铁水-100 t BOF-LF-RH-200 nm×200 mm坯连铸。主要工艺特点为BOF出钢过程加1.2 kg/t铝脱氧,LF精炼采用白渣操作,精炼初渣主要成分为(/%:22Al_2O_3,56CaO,10SiO_2,5MgO),RH 67 Pa,25 min,连铸过程保护浇注。两炉钢冶炼分析结果表明,钢中氧氮含量在RH破空样品中同时达到最低分别为7×10^(-6)~8×10^(-6)和24×10^(-6)~26×10^(-6),钢中非金属夹杂尺寸主要集中在3~8μm,并且单位面积夹杂物数量在RH破空样中达到最小;铸坯中非金属夹杂以Al_2O_3-CaO夹杂为主;在高碱度渣的条件下,钙铝酸盐与镁铝尖晶石很容易发生反应,碱度为2~3时会出现少量MgO-Al_2O_3,在渣碱度达到4以上时不会出现MgO-Al_2O_3系夹杂物,并且高碱度条件下MgO-Al_2O_3-CaO系夹杂物中MgO含量会降低。

金刚石薄膜涂层钻头加工高硬度钢的实验研究

为提高金刚石薄膜涂层的韧性,避免金刚石薄膜涂层脆性断裂,以自贡硬质合金厂生产ZK-10型号硬质合金钻头为基体,采用厚度大约为3μmTiC作为过渡层,在表面涂覆4μm-5μm厚度的金刚石薄膜制成金刚石薄膜涂层钻头。用于加工硬度为HRC61的经热处理的GCr15钢板,分别与未涂层硬质合金钻头、TiC-TiN涂层钻头对比,结果表明,金刚石薄膜涂层钻头由于加工速率高,摩擦发热量少,有效地避免了铁元素在高温下将金刚石转化石墨的作用,结果使用寿命比未涂层硬质合金钻头提高10倍以上,同TiC-TiN涂层钻头相比,初期加工性能明显优越,加工速率成倍数提高,但使用过程中,性能衰减更快,导致总体使用寿命同Tic-TiN涂层钻头相差不大。在表面喷砂处理中,金刚石薄膜涂层大部分易于脱落,剩余部分呈岛状分布,说明金刚石薄膜与基体的结合力分布很不均匀,这可能与金刚石薄膜的形核过程密切相关。

100t EAF-LF-VD-CC流程GCr15轴承钢铸坯和圆钢夹杂物分析

轴承钢GCr15 EAF出钢用专用精炼渣和Al预脱氧、钢中Al含量为0.03%~0.06%,LF精炼渣为/%:53~58CaO,6~16SiO_2,15~30Al_2O_3,3~10MgO,≤1(FeO+MnO)。利用自动扫描电镜ASPEX分析了320mm×480 mm铸坯和Φ45 mm热轧圆钢的夹杂物。结果表明,GCr15轴承钢铸坯和圆钢中的氧化物夹杂为镁铝尖晶石或钙铝酸盐,铸坯和圆钢边部的氧化物夹杂数量要大于中心,大于10μm夹杂物为球状钙铝酸盐或钙铝酸盐与镁铝尖晶石复合氧化物夹杂;铸坯和圆钢中非氧化物类夹杂主要有MnS、TiN和包裹型夹杂物MnS、TiN和CaS包裹镁铝尖晶石以及CaS包裹钙铝酸盐。利用Factsage计算得出,MnS和TiN在凝固过程中析出,并分别在固相率fs为0.9和0.6之后大量形成。CaS在炼钢温度下(1 600℃)就大量存在,在钢液冷却过程中少量析出,极少量在之后的凝固过程中形成。

GCr15轴承钢液析碳化物的控制工艺

为进一步控制GCr15轴承钢液析碳化物超标,采用提高连铸方坯加热温度、延长高温保温时间和喷涂防粘钢涂料在钢坯表面等工艺,使GCr15轴承钢的液析碳化物得到了控制。新工艺下,GCr15液析碳化物≤2.0级,合格率达100%,取得了明显效果。

鞍钢GCr15轴承钢棒材生产工艺实践

介绍了鞍钢GCr15轴承钢棒材的生产工艺流程。通过对转炉冶炼和炉外精炼工艺的控制,使GCr15轴承钢化学成分符合控制要求,钢中全氧含量达到0.001 0%以下,满足用户要求;精炼过程采取顶渣成分控制和弱氩气搅拌技术,使钢中夹杂物尺寸控制到10μm以下;采用低过热度浇注、电脉冲技术、控制铸坯加热时间和初轧、终轧温度等技术,改善了钢坯的中心偏析和疏松。

GCr15钢在4种润滑状态下的冲击损伤行为

为了了解GCr15钢的冲击损伤状态,采用自制的冲击磨损试验机、扫描电镜(SEM)及Taylor Hobson粗糙度轮廓分析仪研究了5 kg电磁杆和13.2 N冲击载荷下GCr15钢在干接触,CKD220油、海水和海水/CKD220油(1∶1)混合润滑下的表面损伤行为。结果表明:冲击使GCr15钢表面发生了塑性变形和磨损,塑性变形存在于冲击的每一阶段;冲击凹坑深度及体积随冲击次数的增加呈增大趋势,干接触时凹坑最浅,海水润滑时最深,CKD220油润滑时凹坑深度略大于海水/CKD220油混合润滑时;海水/CKD220油混合润滑的凹坑内部形貌既不同于干接触,也不同于CKD220油或海水润滑下的凹坑内部形貌。

GCr15轴承钢微量润滑加工后的耐腐蚀性

绿色加工现已成为先进制造技术的主要发展方向之一,微量润滑(MQL,Minimum Quantity Lubricant)作为一种新型的绿色切削技术,其应用领域变得越来越广泛。为了研究不同润滑油、喷射参数对GCr15轴承钢腐蚀情况的影响,并找出使工件耐腐蚀性最好的加工参数,选定为切削液流量,切削液,切削速度和气体流量四个因素来进行正交试验。选用聚乙二醇作为切削液进行单因素试验,揭示出切削速度和进给量对GCr15轴承钢腐蚀情况的影响。实验是在车削实验和大气腐蚀试验条件下进行的。

GCr15轴承钢过热“带状组织”与断口形貌分析

对GCr15轴承钢过热淬火形成的“带状组织”及断口形貌进行了分析.结果表明,明暗相间的“带状组织”分别为隐针马氏体与粗大针片马氏体区,其形成是因高温下原材料不同区域中含铬碳化物的溶解难易程度不同导致抗蚀性能的差别而引起的;其断口形貌不同于一般过热断口、其中暗带区断口为“冰糖状”沿晶断裂,亮带区断口为准解理断裂.

陶瓷刀具硬车削GCr15钢的试验研究

通过改变GCr15钢硬态数控车削的切削用量,对切削力、加工表面质量的变化等进行了研究。结果表明:合理选择切削用量、采用陶瓷刀具高速硬车削GCr15钢可显著提高生产率及加工表面质量,并在一定程度上可取代磨削加工。

ECAE工艺处理GCr15钢摩擦学性能研究

为了提高GCr15钢耐磨性,通过对GCr15钢进行ECAE工艺处理后,对比在不同载荷、滑动速度条件下GCr15钢摩擦学性能,通过分析磨损表面形貌来探讨其磨损的机理。研究结果表明,ECAE处理可以显著地降低GCr15钢在摩擦过程中的摩擦系数;经过ECAE处理的GCr15钢与未经处理之前的磨损量在相等的时间段内均降低;退火处理及ECAE工艺处理后的GCr15钢磨损表面的黏着剥落现象比挤压前要轻微。

小直径GCr15轴承钢管工艺开发与应用

设计了小直径GCr15轴承钢管的几何尺寸和熔炼成分及其生产工艺流程,进行了小批量试制。分析认为,采用热连轧工艺生产小直径轴承钢管是可行的;此次热连轧生产突出问题为内折,较有可能是连铸坯料存在中心疏松或裂纹等缺陷,环形炉加热制度不合理,穿孔机工艺参数设定不合理造成的,需针对这三方面影响因素进行深入研究,最终解决内折问题。

氮对GCr15轴承钢高温力学性能的影响

实验用钢GCr15(%:0.97～1.03C、1.43～1.59Cr)用10 kg真空感应炉熔炼,在充氩情况下,使用氮化硅向钢中加0.1%～0.3%氮。通过Gleeble-1500热模拟试验机对该钢的锻材在700～1150℃进行拉伸试验,并用光学显微镜、扫描电子显微镜观察断口形貌和纵向组织。结果表明,氮在钢中以固溶形式存在,随氮含量增加,高温下钢的断面收缩率有较大提升,峰值应力提升不明显。