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hrb轴承|影响轴承钢质量的关键成分和夹杂物及其控制

2021-05-27

n 氧对轴承钢质量的影响及其控制
n 轴承钢中的夹杂物及其控制
n 轴承钢中残余铝的控制
n 轴承钢中残余钛的控制
n 硫含量
n 钢中碳化物缺陷
1 氧对轴承钢质量的影响及其控制
   钢中wT.O=10×10-4%轴承钢的疲劳寿命比wT.O=40×10-4%提高10倍。wT.O=5×10-4%的疲劳寿命比wT.O=40×10-4%提高30倍。轴承钢生产的关键在于脱氧。
冶炼过程中应注意的问题  
n 初炼钢液实现低氧化和低温化;
n 强化初炼钢水的预脱氧;
n 采用SiC和Al粉进行扩散脱氧;
n 精炼中期,钢中氧含量降低,Al也随之降低,采用喂Al线的方法添加Al;
n 选择合适的精炼渣系;
n 防止二次氧化;
n 合理的吹氩制度;
n 控制适当的残铝量;
n 确保足够的真空度和真空时间。
2 轴承钢中的夹杂物及其控制
n 钢中非金属夹杂物数量和组分的变化
n 钢中硫化物夹杂对轴承钢质量的影响
n 工艺参数对钢中夹杂物含量的影响
n 浇注过程中夹杂物的控制
钢中非金属夹杂物数量和组分的变化
n 钢中大于5μm的夹杂物在真空后大部分被去除。夹杂物数量比真空前少1/3;
n SKF研究发现:出钢后15min夹杂主要由Al2O3和Al2O3?SiO2?MnO组成,来自电弧炉出钢的预脱氧产物;真空前——Al2O3?CaO夹杂,是Al2O3和铁合金Ca-Si中的钙的反应产物;真空后——夹杂中的Al2O3?CaO往往包着一层MgS,Mg来自真空下的耐材,并与Al2O3生成Al2O3?MgO。
钢中硫化物夹杂对轴承钢质量的影响 
n 有益
n 有害
n 对钢的疲劳寿命影响不大
工艺参数对钢中夹杂物含量的影响 
n 电炉出钢温度
n 搅拌时间
n 铝脱氧工艺
    Ascometal公司认为,对于轴承钢的精炼,应把重点放在:选择碱性耐材钢包内衬;最大限度地去除炉渣;尽早形成非常低氧势的脱氧精炼渣;控制气体搅拌,使夹杂物上浮。 
浇注过程中夹杂物的控制  
n 模铸——重点放在避免钢包和锭模之间钢水流的二次氧化;最大限度地避免钢水和耐材的作用;最大限度地避免钢包渣、保温剂或浇注保温渣的卷入;
n 连铸——检测钢包中的下渣量;吹氩保护,防二次氧化;选用优质的耐材。
3 轴承钢中残余铝的控制
n 金属铝及AlN溶于酸,用[Al]S表示。终脱氧用Al是获得低氧含量的钢液和保证钢中有合适[Al]S。[Al]S高——保护条件不好易二次氧化增加Al2O3夹杂;[Al]S低——Si的二次氧化及钢液随温度降低溶解氧析出,产生含SiO2很高的粗大玻璃质硅酸盐夹杂。如果要使钢材晶粒细化,获得高强韧性,残余铝可高些。对渗碳轴承钢来说,残余铝需要控制得高些;对于高碳轴承钢对此控制要求不太高。
4 轴承钢中残余钛的控制
n 钛对于高碳铬轴承钢有害,在钢中以Ti(C,N)、TiC、TiN存在呈坚硬的菱角。在相同尺寸下,危害大于Al2O3;
n 实践证明,wTi超过50×10-4%,轴承疲劳寿命明显下降。电弧炉生产中,N高——更严格控制残Ti;
n 国外SKF3标准规定wTi≤0.003%;
n 大生产轴承钢钛含量不高于50×10-4%,对疲劳寿命几乎无影响,高于此值,TiN与氧化物作用,或簇状TiN本身之间的作用,导致显微裂纹发生率增加,恶化疲劳强度;
n 日本高周波公司开发低钛为特色的SUJ2KRF钢wTi≤18×10-4%,寿命比普通轴承钢提高2倍;
n 日本住友公司对不同钛和氧含量的钢管试验证明,低氧和低钛有利于轴承使用寿命的提高。
5 硫含量
n 许多人认为硫含量不会影响轴承寿命,甚至能减轻氧化物的有害作用。但随着纯净钢的提高,氧化物夹杂含量减少,硫化物的有害作用逐渐表现出来
n 日本一家著名微型轴承企业要求硫含量不高于0.003%
n 瑞典SKF——0.015%
n 宝钢——0.008% 
6 钢中碳化物缺陷
n 碳化物缺陷包括液析碳化物、带状碳化物和网状碳化物,其危害相当于夹杂物;
n 碳化物缺陷主要起源于钢在凝固过程中的偏析,控制和减少凝固偏析是控制和减少碳化物缺陷的关键环节;
n 采用合理的加热、轧制和热处理工艺可进一步改善碳化物结构和形态,减轻其危害。

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