高纯净GCr15轴承钢组织演变与控制工艺的研究

论文摘要

高碳铬GCr15轴承钢纯净度和组织均匀性是影响轴承寿命的重要因素。在氧含量和夹杂已获得很好控制的情况下,改善碳化物形态及分布有益于提高组织均匀性进而延长GCr15钢制轴承的使用寿命。选用高纯度GCr15轴承钢作为试验钢,本文系统研究预备组织和球化退火工艺对碳化物组织演变的影响规律。通过IAS8金相分析软件和计算方法对碳化物颗粒大小、形态及分布进行量化表征；良好的球化退火质量有利于提高GCr15轴承钢切削性能及其接触疲劳性能。通过对本课题的研究发现：1)高纯净GCrl5轴承钢网状、带状碳化物评级小于1级；中心液析最大尺寸约为50×30 u m,珠光体平均片层间距为0.144nm；具有碳化物均匀的退火预备组织,可以促进球化退火的速度和质量。2)利用IAS8金像分析软件和模型计算退火态试验钢单位面积上碳化物个数、粒径大小、面积及圆整度等表征退火态碳化物球化质量,这种评价碳化物的方法比较准确并可应用于实际生产。3)通过对同一种球化退火预备组织采用三种不同的退火工艺进行研究,发现a种退火制度得到粒径在0．1-0．5μm之间的颗粒占总数的66.87%,在三种制度中所占比例最大；大于1μm的颗粒占总数的8.61%,在三种制度中所占比例最小；颗粒圆整度为0.87,平均粒径为0．27μm,可见a制度球化效果最好。4)具有良好预备组织的轴承钢φ70mm棒材经a球化退火工艺处理后粒径较小、分布均匀且圆整度好,达到同样的退火效果可以缩短时间3.5个小时,提高了退火效率,有利于快速球化工艺的实现。5)退火后切削性能明显优于退火前。在同样的切削参数下对同样规格退火前后的试验钢进行试验,发现退火后的试验钢对刀具的磨损小,得到的切屑细小易断,切削表面光洁度好、无划痕毛刺等且切削用时短。6)试验钢在a球化退火制度下L10达到4．36×107,疲劳性能优于等温退火和连续退火；且循环周数高的疲劳剥落坑比较浅,形貌圆整。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 轴承钢的发展现状和前景
• 1.2 碳、氧元素对轴承钢组织的影响
• 1.3 轴承钢中的夹杂对轴承钢的影响
• 1.4 轴承钢中的碳化物对轴承钢的影响
• 1.4.1 碳化物大小及分布的影响
• 1.4.2 带状碳化物的影响
• 1.4.3 网状碳化物的影响
• 1.4.4 液析碳化物的影响
• 1.4.5 未熔碳化物的影响
• 1.5 轴承钢冶炼技术的发展
• 1.6 热处理工艺对轴承钢中组织的影响
• 1.6.1 球化退火对轴承钢的影响
• 1.6.2 淬回火处理对轴承钢的影响
• 1.7 轴承钢的切削性能
• 1.8 轴承钢疲劳寿命
• 1.9 本文研究的意义及主要内容
• 1.9.1 本课题的研究意义
• 1.9.2 课题主要研究内容
• 第二章 试验方案与技术路线
• 2.1 试验材料及器材
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 铸坯组织的观察
• 2.2.2 预备组织的检测
• 2.2.3 退火后碳化物形态分布
• 2.2.4 退火后淬回火组织
• 2.2.5 接触疲劳寿命试验
• 2.3 技术路线
• 第三章,高纯净GCr15轴承钢预备组织的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验材料及实验方案
• 3.3 实验结果
• 3.3.1 低倍及金相组织
• 3.3.2 夹杂物的研究
• 3.3.3 碳化物的研究
• 3.4 结果讨论与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 退火对组织形态的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验材料、方案及预组织研究
• 4.2.1 不同退火工艺实验
• 4.2.2 不同退火工艺实验
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 退火工艺对组织形态的影响及其评价
• 4.3.1.1 退火工艺对组织的影响
• 4.3.1.2 碳化物形态标定
• 4.3.1.3 结果分析
• 4.3.2 退火时间对GCr15轴承钢的影响
• 4.3.2.1 退火时间对组织的影响
• 4.3.2.2 碳化物形态标定
• 4.3.2.3 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 球化退火对疲劳性能和切削性能的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验材料及实验方案
• 5.2.1 退火前后切削性能对比实验
• 5.2.2 疲劳性能对比实验
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 淬回火后的显微组织形貌及分析
• 5.3.2 疲劳性能测试
• 5.3.2.1 试验结果及数据处理
• 5.3.2.2 疲劳剥落形貌及分析
• 5.3.3 结果分析
• 5.3.4 球化退火对切削性能的改善
• 5.3.4.1 切削加工的条件及实验方法
• 5.3.4.2 切削加工的现象及结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录:攻读硕士学位期间公开发表的论文