您好,欢迎来到济南鼎盛轴承有限公司官网!

轴承回收 高价回收进口轴承

济南鼎盛轴承回收,鼎盛轴承回收,鼎盛轴承回收公司

免费服务热线:13406373333

行业新闻

联系我们Contact

济南鼎盛轴承有限公司
免费服务热线:13406373333
电话:13406373333 邮箱:2640667816@qq.com
地址:山东省济南市历下区解放东路鲁商国奥城4号楼1705
当前位置:主页 > 新闻资讯 > 行业新闻 >

行业新闻

轴承失效形式分析

作者:轴承回收 时间:2019-08-05 14:18
滚动轴承的早期失效形式主要有断裂、塑性变形、磨损、腐蚀疲劳和正常情况下的接触疲劳。除工作条件外,轴承零件的失效主要受到钢的硬度、强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性和内应力的限制。影响轴承寿命的材料因素如下。
1 淬火钢中的马氏体
当高碳铬钢原始组织为粒状珠光体时,淬火马氏体的含碳量对淬火低温回火状态下钢的力学性能有明显的影响。强度和韧性约为0.5%,接触疲劳寿命约为0.55%,抗压强度约为0.42%。当GCR15钢中淬火马氏体的含碳量在0.5%到0.56%之间时,可获得抗破坏能力最强的综合力学性能。
需要指出的是,在这种情况下获得的马氏体是隐匿性马氏体,测量到的碳含量是平均碳含量。实际上,马氏体中的碳含量在微观区域并不均匀。碳化物附近的碳浓度高于远离碳化物铁素体的碳浓度。因此,发生马氏体转变的温度是不同的,这抑制了马氏体晶粒的生长和微观形态的显示,使其成为隐晶态马氏体。避免了高碳钢淬火过程中易出现的微裂纹,其亚结构为高强度、高韧性的位错板条马氏体。因此,只有在高碳钢淬火过程中获得中碳隐晶态马氏体,轴承零件才能获得具有最佳抗破坏性能的基体。
2 淬火钢中的残留奥氏体
高碳铬钢经正常淬火后可含有8%~20%Ar(残余奥氏体)。AR在轴承零件中既有优点也有缺点。为了促进优势,消除劣势,AR的内容应适当。由于Ar的含量主要与淬火加热的奥氏条件有关,Ar的加入量会影响淬火马氏体的碳含量和不溶性碳化物的含量,因此很难正确反映Ar含量对力学性能的影响。因此,通过固定奥氏条件,采用奥氏本体热稳定工艺,研究了低温淬火回火后,氩含量对GCR15钢硬度和接触疲劳寿命的影响。随着“奥氏体”含量的增加,硬度和接触疲劳寿命先增大后下降,但峰值的Ar含量不同,硬度峰值出现在17%Ar左右,接触疲劳寿命峰值出现在9%左右。当试验载荷降低时,增大ar对接触疲劳寿命的影响减小。这是由于当Ar含量不大时,韧性的影响是明显的。其原因是,当载荷较小时,ar中会发生少量的变形,不仅降低了应力峰值,而且增强了应力应变引起的变形ar和马氏体相变。但当荷载较大时,Ar和基体的大塑性变形会局部产生应力集中和断裂,从而降低寿命。需要指出的是,Ar的有利作用必须处于Ar的稳定状态,如果Ar自发转变为马氏体,则钢的韧性会急剧降低并发生脆性。
3 淬火钢中的未溶碳化物
淬火钢中不溶性碳化物的数量、形态、尺寸和分布不仅受淬火前钢的化学成分和原始组织的影响,而且还受奥氏条件的影响。关于不溶性碳化物对轴承寿命影响的研究较少。碳化物是硬脆相。除具有良好的耐磨性外,加载时(尤其是碳化物为非球面时)会产生裂纹,基体会引起应力集中,从而降低韧性和抗疲劳性能。淬火后的不溶性碳化物除了对钢的性能影响外,还影响淬火马氏体的碳含量和Ar含量和分布。为了揭示未溶碳化物对性能的影响,对不同含碳量的钢进行淬火,使其马氏体含碳量和Ar含量相同,但未溶碳化物含量不同。在150℃回火后,由于相同的碳含量和较高的马氏体硬度,未溶碳化物的少量增加对硬度的增加没有影响。反映强度和韧性的破碎载荷降低,对应力集中敏感的接触疲劳寿命显著降低。因此,过高的淬火不溶性碳化物对钢的综合力学性能和抗失效性能都是有害的。适当降低轴承钢中的碳含量是提高零件使用寿命的途径之一。
淬火不溶碳化物的尺寸、形貌和分布对材料的性能也有影响。为了避免轴承钢中未溶碳化物的危害,要求未溶碳化物小(数量)、小(尺寸)、均匀(尺寸差别小、分布均匀)和圆(每种碳化物都是球形的)。指出轴承钢淬火后必须有少量不溶性碳化物,这不仅能保持足够的耐磨性,而且是获得细小晶粒隐晶马氏体的必要条件。
4 淬火回火后的残留应力
轴承零件经低温淬火回火后,仍存在较大的内应力。零件的残余内应力有两种状态:优点和缺点。经过热处理后,钢的疲劳强度随着表面残余压应力的增加而增加,而当表面残余内应力为拉应力时,钢的疲劳强度降低。这是因为当拉伸应力过大时,零件的疲劳失效会发生,当在表面上存在较大的压缩应力残余时,相同值的拉伸应力将被抵消,并且钢的实际拉伸应力值将被减小,并且疲劳强度极限值将被增加。当在表面存在大的拉伸应力残余时,钢的拉伸应力将与拉伸应力载荷叠加,这将显著地增加钢的实际拉伸应力,即使疲劳强度极限值减小。因此,使轴承零件经调质后表面残余大压应力也是提高轴承零件使用寿命的措施之一(当然,过大的残余应力可能导致零件变形甚至开裂,应引起足够的重视)。
5 钢的杂质含量
钢中的杂质包括非金属夹杂物和有害元素(酸性溶液).它们对钢材性能的危害往往是相辅相成的,如含氧量越高,氧化物夹杂物越多。钢中杂质对零件力学性能和抗破坏性能的影响与杂质的种类、性质、数量、尺寸和形状有关,但通常具有降低韧性、塑性和疲劳寿命的作用。
随着夹杂物尺寸的增加,钢的疲劳强度降低,抗拉强度越高,降低的趋势越大。随着含氧量(氧化物夹杂)的增加,高应力下弯曲疲劳和接触疲劳寿命降低。因此,有必要降低在高应力下工作的轴承部件的制造钢的氧含量。一些研究表明,钢中的锰系夹杂物由于其椭球形状和包裹氧化夹杂物的能力,对疲劳寿命的降低有不利影响,因此可以得到广泛的控制。
控制影响轴承寿命的材料因素。
为了使上述影响轴承寿命的材料因素处于最佳状态,淬火前必须对钢的原始组织进行控制。可采取技术措施在高温(1050C)下获得准共析细珠光体,通过等温正火快速冷却至630 C获得奥氏,或在420 C下通过等温处理获得贝氏体。采用锻造和轧制余热的快速退火,可以得到细粒状珠光体组织,保证钢中碳化物的细小均匀分布。当这种状态的原始结构被淬火和加热时,未溶解的碳化物除了溶解在奥氏体中的碳化物外,还会聚集成细颗粒。
当钢的原始组织固定时,淬火马氏体的碳含量(即淬火加热后奥氏体的碳含量)、残余奥氏量和未溶解碳化物的数量主要取决于淬火加热温度和保温时间。随着淬火加热温度(一定时间)的升高,钢中未溶碳化物数量减少(淬火马氏体碳含量增加),残余奥氏体数量增加。硬度随淬火温度的升高而增大,随温度的升高而降低。当淬火加热温度一定时,随着奥氏凝固时间的延长,未溶碳化物数量减少,残余奥氏体数量增加,硬度增加,随奥氏凝固时间的延长,趋势变缓。当碳化物在原始组织中细小时,由于碳化物易溶于奥氏体,淬火后的硬度峰值移动到较低的温度,并在较短的奥氏时间内出现。
综上所述,GCRL5钢淬火后的最佳成分是约7%的未溶碳化物和9%的残余奥氏(约为隐晶态马氏体平均含碳量的0.55%)。此外,当碳化物细小均匀地分布在原始组织中时,若能可靠地控制上述组织的组织成分,可获得较高的综合力学性能,从而具有较高的使用寿命。需要指出的是,原始组织中的细小弥散碳化物在淬火和加热时会使未溶出的细小碳化物团聚和粗化。因此,原组织承载部分的淬火加热时间不太长,采用快速加热和奥氏体淬火工艺,可获得较高的综合力学性能。
为了使轴承零件表面淬火回火后残余较大的压应力,在淬火和加热过程中可渗透渗碳或渗氮气氛,并可短时进行表面渗碳或渗氮。由于钢淬火加热中奥氏的实际碳含量不高,远远低于相图所示的平衡浓度,因此碳(或氮)可以被吸收。当奥氏体中含有高碳或高氮时,其ms值降低,淬火时表层出现马氏体转变,而内层和芯部则出现马氏体转变,从而产生较大的残余压应力。GCr 15钢在渗碳气氛和非渗碳气氛下(均采用低温回火)加热淬火后,接触疲劳试验表明,表面渗碳寿命比非渗碳层提高1.5倍。其原因是渗碳件表面存在较大的残余压应力。
结论
影响高碳铬钢滚动轴承零件使用寿命的主要材料因素和控制程度如下:
(1)淬火前钢原结构中的碳化物应细小分散。通过在630℃或420℃处进行高温奥氏,或对锻压余热和轧制余热进行快速退火,即可实现这一目标。
(2)对于淬火后的GCR15钢,要求获得平均含碳量约为0.55%的隐晶态马氏体组织,平均含碳量约为9%Ar,平均含碳量约为7%Ar的均匀圆形碳化物组织。显微组织可以通过淬火温度和时间来控制。
(3)零件经低温调质后,表面应留有较大的残余压应力,有助于提高其抗疲劳性能。在淬火和加热过程中,表面渗碳或渗氮过程可以进行较短的时间,从而使表面残留物具有较大的压应力。
(四)轴承件用钢要求纯度高,主要是降低氧、氮、磷、氧化物和磷化物的含量。采用电渣重熔、真空熔炼等技术措施,使材料≤15 PPM含氧量。