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進(jìn)口軸承鋼材性能介紹

發(fā)布日期:2023-05-11編輯:進(jìn)口軸承

1.高碳鉻鋼
  常用進(jìn)口軸承鋼為高碳鉻鋼,它的特點(diǎn)是可從表面到芯部淬透到HRC58~66這樣高硬度范圍,故又稱(chēng)完全淬硬鋼。這種鋼價(jià)格低廉,在世界范圍內應用得廣泛。這種鋼又分為鉻鋼、鉻鉬鋼、鉻錳硅鋼和鉻錳鉬鋼四大類(lèi),自60年代至70年代,各國高碳鉻鋼中的含鉻量有一定增加,多數國家將制造滾動(dòng)體的原含鉻量較低的高碳鉻鋼(相當于我國曾用的GCr6鋼)廢棄不用,而代之以制造套圈的同的鋼種(相當于我國的GCrl5鋼),而各國進(jìn)口軸承鋼的實(shí)際含鉻量大都偏于其標準范圍的上差,也有稍高于其標準的。我國進(jìn)口軸承鋼新標準YB(T)1—80還將使用量最大的進(jìn)口軸承鋼GCr15的最低含鉻量從1.30%提高到1.40%。此外,從70年代起,有些國家提高了進(jìn)口軸承鋼中的含鉬量,或增加了含鉬進(jìn)口軸承鋼的新品種,以求獲得更好的淬透性和細化晶粒。
  2.滲碳進(jìn)口軸承鋼
  滲碳鋼是進(jìn)口軸承工業(yè)最早采用的鋼種,當前又正在發(fā)展。滲碳進(jìn)口軸承鋼用來(lái)制造在有沖擊負荷或振動(dòng)條件下工作的進(jìn)口軸承元件,例如汽車(chē)、機車(chē)車(chē)輛、建筑機械,軋鋼機和農業(yè)機械等的進(jìn)口軸承元件。對這種鋼材的要求為:滲碳表面層可以硬化到具有和高碳鉻鋼相同的硬度和疲勞強度,芯部控制在HRG35—40的硬度范圍內,并具有足夠的韌性和良好的綜合機械強度,表面保留壓應力狀態(tài)。達到此要求的鋼材,所制進(jìn)口軸承耐沖擊,表面不易開(kāi)裂,即使表面硬化層發(fā)生微裂紋,也不易向內層擴展。
  滲碳進(jìn)口軸承鋼的熱處理工藝復雜,容易產(chǎn)生脆性、軟點(diǎn)、硬度不均等廢品,因而成本較高。
  為了確保滲碳進(jìn)口軸承的強度,滲碳元件的表面硬度,表層向內層的硬度分布以及芯部硬度,三者都很重要。滲碳濃度要控制適中,含碳量愈高壽命愈長(cháng),但要在殘余奧氏體含量的允許范圍內,因為含碳量高,殘余奧氏體含量也高廠(chǎng).進(jìn)口軸承尺寸穩定性差。另外,為了改善淬透性,不宜過(guò)多加入某一種元素,宜微量地加入多種合金元素。
  3.中碳進(jìn)口軸承鋼
  在承受更大沖擊而滲碳鋼也不能適應的場(chǎng)合下,常采用中碳錳鋼、鉻鋼等制造進(jìn)口軸承零件,多為低速大型硬度要求不太高的元件以及各種尺寸的螺旋滾子等。
  新近開(kāi)發(fā)的某些中碳鋼品種如GCr15可應用于大中小型各種尺寸進(jìn)口軸承元件的制造,這是一種可望廣泛應用的有發(fā)展前途的鋼種。它的化學(xué)成分和GCrl5大體相同,只是含碳量較低,其特點(diǎn)是能顯著(zhù)改善鋼中碳化物的不均向性,獲得均勻細小的球化退火組織,微裂紋難于萌生和擴展,使得疲勞強度和壓碎強度高于GCr15,由于含碳量少,位錯馬氏體的比例增加,對材料缺陷的敏感性就降低,其淬火硬度可以較高,含鉻量又與GCr15相同,所以它的耐磨性,防銹性、回火穩定性,淬透性以及多種機械特性與GCr15相當,而對于振動(dòng)和沖擊負荷的耐力,則高于GCrl5,同時(shí)這種鋼的工藝性能較好,鋼的生產(chǎn)和進(jìn)口軸承制造成本有所降低,進(jìn)口軸承的使用壽命也有所增加,因此可以在很大范圍內與GCrl5相競爭。
  4.高溫進(jìn)口軸承鋼
  (1)對高溫下工作的進(jìn)口軸承鋼材的要求
  現代技術(shù)如核動(dòng)力系統、噴氣式發(fā)動(dòng)機以及燃氣輪機等的工作溫度常達數百度以至數千度,,顯然普通的進(jìn)口軸承鋼材無(wú)法應用。必須使用高溫進(jìn)口軸承鋼或其他耐高溫材料。
  通常認為超過(guò)120℃的溫度條件,便算是高溫工作條件,此時(shí)普通進(jìn)口軸承鋼會(huì )發(fā)生組織變化和屈服強度降低,精度逐步喪失;而當進(jìn)口軸承工作溫度超過(guò)進(jìn)口軸承材料回火溫度時(shí),其硬度就明顯下降,工作溫度超過(guò)180℃時(shí)硬度就急劇下降,很快出現早期疲勞和磨損。
  保證進(jìn)口軸承在高溫下運轉精度和使用壽命的中心環(huán)節是保證進(jìn)口軸承在高溫下具有足夠的硬度和尺寸與形狀的穩定程度,因此對于高溫進(jìn)口軸承鋼提出如下要求:
  1)高溫下硬度不低于HRC50~56;金相組織穩定;
  2)高溫尺寸穩定性良好,溫度膨脹系數小,沒(méi)有顯著(zhù)的組織變化,抗蠕變性好,殘余應力??;
  3)抗氧化性好,生成的氧化膜與基體結合牢固,而且耐磨性和疲勞強度好,耐熱震性好,能經(jīng)受較快的溫度變化,導熱性要好;
  4)作為進(jìn)口軸承鋼所應有的其他材料特性。
  (2)高溫進(jìn)口軸承的常用鋼材在180℃以下的低負荷場(chǎng)合,可將常用進(jìn)口軸承鋼進(jìn)行高溫回火(160~300℃)使用,如果硬度不合要求,可改用亞高溫進(jìn)口軸承鋼GCrSiWV,這種鋼的工作溫度在250℃左右。在300℃左右的溫度下可采用Cr4Mo4V,在538℃以下可采用W6Cr4Mo5V2,超過(guò)此溫度則使用鈷基、鉻基或鉬基合金制造進(jìn)口軸承,而當溫度超過(guò)81℃時(shí)可用碳化鈦、碳化鎢等金屬陶瓷材料,更高溫度時(shí)可使用氧化鋯等陶瓷材料,用這類(lèi)材料制成的進(jìn)口軸承所能承受的最高工作溫度可達1650℃。
  5.耐腐蝕進(jìn)口軸承鋼
  幾種高溫進(jìn)口軸承鋼的壽命對比在普通進(jìn)口軸承鋼已不能勝任的腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中,就要用耐腐蝕進(jìn)口軸承鋼來(lái)制造進(jìn)口軸承及其零件,例如在接觸水或水蒸氣的水力機械中,在接觸酸和堿的化工機械中,在接觸海水的艦艇船舶中;儀器儀表中的進(jìn)口軸承也常用耐腐蝕鋼制造,因為進(jìn)口軸承稍有銹蝕便會(huì )影響到它們的計量精度和反應靈敏度;食品工業(yè)中的進(jìn)口軸承有時(shí)也用耐腐蝕鋼制造,因為它希望進(jìn)口軸承能耐腐蝕,不致有腐蝕物質(zhì)而引起食物污染。耐腐蝕進(jìn)口軸承鋼可分為兩大類(lèi):一類(lèi)是馬氏體系不銹鋼用于要求硬度較高的場(chǎng)合;一類(lèi)是奧氏體系不銹鋼,用于要求有更好耐腐蝕性的場(chǎng)合。前者常添加相當數量的鉬來(lái)取代部分鉻,以改善耐海水腐蝕的性能,后者的硬度較低,負荷承載能力和使用壽命不及前者。
  許多耐腐蝕鋼也能耐高溫,兩種鋼材常常通用,但二者的目標卻不相同,高溫用鋼材重點(diǎn)要求高溫硬度和高溫尺寸與形狀精度的穩定性,而耐腐蝕鋼重點(diǎn)要求化學(xué)穩定性?,F代技術(shù)要求進(jìn)口軸承在高溫、高腐蝕性、無(wú)潤滑的條件下運轉,例如新式原子鍋爐中的進(jìn)口軸承要在鈉溶液中運轉,上述高溫進(jìn)口軸承鋼都不能適應,這時(shí)需用特殊非鐵合金或陶瓷材料制造進(jìn)口軸承了。
 國外常用的耐腐蝕鋼140r4Mo具有較好的耐酸堿能力,只是對于沸騰的稀硝酸的耐力低于耐腐蝕鋼440C,而SUS304的耐海水能力很強,常用來(lái)制造潛水泵以至潛水艇中的進(jìn)口軸承,但其硬度有些低。這兩種鋼也能耐高溫。90r18Mo的耐高溫和耐腐蝕能力都很高,甚至可在400℃的硝酸或鹽酸的蒸氣中工作。
  6.耐低溫進(jìn)口軸承鋼
  在航天技術(shù)中,為火箭提供液體燃料的渦輪泵進(jìn)口軸承要在液態(tài)氧和液體氫中運轉。其溫度和液化氣體相等。由于普通進(jìn)口軸承鋼存在馬氏體組織,本來(lái)韌性就不理想,又有低溫脆性,如用于—5~—200℃低溫,實(shí)際上會(huì )由于空氣中潮氣在進(jìn)口軸承表面凝結水珠而產(chǎn)生銹蝕,所以應采用不銹鋼。一般將馬氏體系不銹鋼進(jìn)行低溫深冷處理,以保證其組織不發(fā)生變化。在液態(tài)氧(沸點(diǎn)—183℃)中用SUS4400鋼制造的向心球進(jìn)口軸承與圓柱滾子進(jìn)口軸承所作運轉試驗結果表明,進(jìn)口軸承除擋邊表面有些磨損外無(wú)特殊異常,可以經(jīng)受高達20000r/min的轉速,但是這時(shí)進(jìn)口軸承的保持架必須采用特殊材料制造。耐低溫進(jìn)口軸承的保持架本身也有用不銹鋼制造的,常用的有奧氏體系的SUS304鋼和馬氏體系的SUS440V鋼,前者易于加工,使用較多。
  總之,耐低溫進(jìn)口軸承鋼的技術(shù)關(guān)鍵在于無(wú)低溫脆性和耐冷凝水的腐蝕性,而馬氏體系SUS4400可達到的表面硬度為HRC56~60,低于常用進(jìn)口軸承鋼,所以其基本額定靜負荷和基本額定動(dòng)負荷,或者其使用壽命都比相同基本型號同一尺寸規格的常用進(jìn)口軸承鋼進(jìn)口軸承要低些,這一點(diǎn)必須加以注意。

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