影响轴承钢疲劳的几个寿命因素

2021-07-30 09:05:28

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轴承钢内在质量的综合标志就是疲劳寿命，有学者提出观念：降低氧含量仍未起到大幅度提高轴承钢疲劳寿命的作用。其实只要同时降低氧化物和硫化物含量，才干充沛发掘材质潜力，大幅度提高轴承钢的疲劳寿命。

为什么降低氧含量不能进步轴承钢疲劳寿命呢？在氧化物夹杂量降低当前，多余的硫化物又成为影响钢材疲劳寿命的不利因素。只要同时降低氧化物和硫化物含量，才干充沛发掘材质潜力，大幅度提高轴承钢的疲劳寿命。

那哪些因素影响轴承钢疲劳寿命呢？分享如下：

1、氮化物对疲劳寿命的影响

有的学者指出：钢中增氮，氮化物的体积分数却下降，这是由于钢中夹杂物的均匀尺寸增加的缘故，受技术所限，还有相当数量的小于0．2in夹杂物颗粒未计算在内。恰恰是这些巨大的氮化物颗粒的存在形态，对轴承钢的疲劳寿命有着直接影响。Ti是构成氮化物的最强元素之一，比重小，易上浮，还会有一部分Ti留在钢中构成多棱角的夹杂物。这种夹杂物容易惹起部分应力集中，发生疲劳裂纹，因而要控制此种夹杂物的发生。

实验结果表明：钢中氧含量降至20ppm以下，氮含量有所提高，非金属夹杂物的大小、类型和散布形态失掉了改善，波动夹杂物有分明的降低。钢中氮化物颗粒虽然增多，但其颗粒甚小，并于晶界或晶内呈弥散形态散布，成为有利要素，使轴承钢的强度和韧性失掉了良好配合，极大地添加钢的硬度、强度，特别是接触疲劳寿命改善效果是客观存在的。

2、氧化物对疲劳寿命的影响

钢中氧含量是影响材质的重要要素，氧含量越低其纯真度越高，绝对应的额外寿命就越长。钢中氧含量和氧化物有着亲密的关系，钢液在凝结进程中，铝、钙、硅等元素溶解的氧构成氧化物。氧化物夹杂含量是氧的函数。随着氧含量的降低，氧化物夹杂将增加；氮含量和氧含量一样，异样和氮化物存在函数关系，但由于氧化物在钢材中散布的较分散，起着和碳化物异样作用的支点作用，所以对钢材疲劳寿命没有起到毁坏作用。

钢由于氧化物的存在，毁坏了金属基体的延续性，又由于氧化物的膨胀系数小于轴承钢基体膨胀系数，当接受交变应力时，易于发生应力集中，成为金属疲劳的发源地。应力集中少数发生在氧化物、点状夹杂物和基体之间，当应力到达足够大时，就发生裂纹，并迅速扩展而毁坏。夹杂物塑性越低，外形越尖棱，则应力集中也就越大。

3、硫化物对疲劳寿命的影响

钢中硫含量简直全部以硫化物形状存在。钢中硫含量增高，则钢中硫化物相应增高，但因硫化物能很好地包围在氧化物四周，增加了氧化物对疲劳寿命的影响，所以夹杂物的数量对疲劳寿命的影响并不是相对的，与夹杂物的性质、大小和散布有关。个一定夹杂物越多，疲劳寿命就一定越低，必需综合思索其他影响要素。在轴承钢中硫化物呈粗大状弥散散布，并且混入氧化物夹杂之中，即便采用金相办法也难以辨认。实验证明:在原有工艺的根底上，添加Al量对降低氧化物﹑硫化物起到积极的作用。这是因为Ca具有相当强的脱硫才能。夹杂物对强度影响甚微，而对钢的韧性危害较大，其危害水平又取决于钢的强度。

GCr15钢的断裂进程，依据断口剖析次要为解理和准解理断裂机制。钢中夹杂物是一种脆性相，体积分数愈高，韧性愈低;夹杂物的尺寸愈大，韧性下降的愈快。关于解理断裂的韧性而言，夹杂物的尺寸愈粗大，夹杂物的间距愈小，则韧性不但不下降，反而进步，假如晶内脆性相陈列较密，则可延长位错堆塞间隔，不易发作解理断裂，从而进步解理断裂强度。有人专门做过实验:A、B两批钢材属于同一钢种，但是各自所含夹杂物的状况不同。

经过热处理，A、B两批钢材到达相反的抗拉强度95 kg/mm'，A、B钢材的屈从强度是一样的。在延伸率和面缩率方面，B钢材略低于A钢材仍为合格。经疲劳实验(旋转弯曲)后发现:A钢材是长寿命材，疲劳极限高;B钢材为短寿命材，疲劳极限低。当钢材试样所受循环应力略高于A钢材的疲劳极限时，B钢材的寿命只要A钢材的1/10。A、B钢材中的夹杂物均为氧化物。从夹杂物总量上看，A钢材的纯净度比B钢材的纯净度更差一些，但A钢材的氧化物颗粒大小分歧，散布平均;B钢材含有一些大颗粒的夹杂物，散布也不平均。

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