超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围.
高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] .
本工作研究了C含量为1.29 %淬回火超高碳钢的滚动接触疲劳性能, 以评价其在轴承领域应用的可能性. 同时, 在相同条件下, 测试了传统的GCr15和SKF3轴承钢的滚动接触疲劳寿命以作对比.
1 实验方法
实验采用的超高碳钢、GCr15轴承钢和SKF3轴承钢的化学成分如表1所示. 超高碳钢和GCr15轴承钢采用50 kg真空感应熔炼炉熔炼, SKF3轴承钢则为某特钢公司提供. 为方便起见, 下文中采用UHCS代表所研究超高碳钢, GCr15代表GCr15轴承钢以及SKF3代表SKF3轴承钢. 首先将UHCS和GCr15铸锭在奥氏体区(1200 ℃)保温2 h, 然后在冷却过程中锻造成直径约52 mm的棒, 终锻温度约900 ℃, 最后喷水控冷至返红温度约700 ℃. 为方便切削加工, 钢棒在800 ℃保温9 h进行球化处理. 球化态的钢棒被机加工成外径40 mm, 内径16 mm, 厚度10 mm的圆盘形滚动接触疲劳试样. 随后, 滚动接触疲劳试样在850 ℃奥氏体化10 min后进行油淬, 最后在160 ℃回火2 h. SKF3样品则按照公司提供的工艺进行热处理, 具体工艺为: 845 ℃奥氏体化10 min后进行油淬, 最后在175 ℃回火2 h. 淬回火后的滚动接触疲劳试样表面被磨削至平均粗糙度为0.5 μm. 滚动接触疲劳实验采用平垫圈型疲劳试验机进行, 其示意图如图1所示. 对滚材料为51103型轴承, 其直径为4.52 mm, 表面平均粗糙度为0.012 μm, 硬度为62 HRC. 试样和对滚副被安装在试验机的上部油槽中, 由下部的伺服电动机带动旋转, 速度则由一个速度控制装置通过传感器控制. 实验用润滑油为N32机械油, 其40 ℃时运动粘滞系数为32.5 mm2 /s, 闪点175 ℃, 20 ℃的密度为0.895 g/cm3 . 实验时的油温测定约为40 ℃. 样品所受最大Hertzian接触应力为4400 MPa, 试验机转速为1300 r/min. 疲劳试验机持续运转直到试样表面出现麻坑自动停机. 因为麻坑的出现会引起振动, 当振动达到一定程度后即通过一个振动传感器实现自动停机. 获得的滚动接触疲劳数据通过Weibull方程进行统计.
图1 滚动接触疲劳试验机及试样原理图
Fig.1 Schematic diagrams of rolling contact fatigue (RCF) specimen and flat washer type RCF testing machine (1: driving motor, 2: oil container, 3: speed sensor, 4: weight, 5: vibration sensor, 6: commercial bearing with 13 balls, 7: oil inlet, 8: oil outlet, 9: specimen)
实验结束后, 利用线切割从滚动接触疲劳试样上取样进行金相观察. 首先采用600, 800和2000号砂纸将样品表面磨平, 然后采用1.5 μm金刚石抛光剂在抛光机上抛光, 最后利用4%硝酸酒精(体积分数)腐蚀5 s后冲洗干净、吹干. 采用MA200型光学显微镜(OM)和JSM-6390型扫描电子显微镜(SEM)观察显微组织. 利用线切割取下0.5 mm厚的试样, 然后采用2000号砂纸研磨至30~50 μm, 在-20 ℃下采用MTP-1A型双喷抛光仪减薄制作透射试样, 采用JEM-200CX型透射电子显微镜(TEM)观察组织. 残余碳化物平均尺寸采用Image-Pro-Plus软件进行统计. 晶界腐蚀采用电化学方法进行[19 ] , 晶粒尺寸统计采用JX-2000金相分析软件. 利用Thermal-Cal热力学计算软件模拟计算奥氏体化加热时溶入奥氏体中的C含量及残余碳化物的体积分数. 马氏体中的C含量和残余奥氏体体积分数采用XRD-7000型X射线衍射仪(XRD)测定. 样品硬度采用HR-150A型Rockwell硬度计测量.
2 实验结果
2.1 组织特征
图2为UHCS, GCr15和SKF3在淬回火后的SEM像和TEM像. 所有组织由隐晶马氏体、球形残余碳化物和残余奥氏体组成. 对比可以发现, UHCS组织中的马氏体片尺寸约为GCr15和SKF3的一半, 并且前者中球形残余碳化物的平均直径要大于后2者. 组织中球形碳化物的平均直径和体积分数、马氏体中的C含量及残余奥氏体体积分数在表2给出. 可以看出, 3种钢中的残余奥氏体数量基本无差异, 但UHCS回火后马氏体中残余的C含量更高.
图2 UHCS, GCr15和SKF3钢的淬回火态组织的SEM像和TEM像
Fig.2 SEM (a, c, e) and TEM (b, d, f) images of quenched and tempered UHCS (a, b), GCr15 (c, d) and SKF3 (e, f) steels
2.2 原奥氏体晶界腐蚀
图3为淬回火态UHCS, GCr15和SKF3的原奥氏体晶界腐蚀OM像. 很明显, UHCS的原奥氏体晶粒比GCr15和SKF3的晶粒更加细小. 统计结果表明, UHCS的原奥氏体晶粒的平均尺寸为6.91 mm, 而GCr15和SKF3分别为13.52和11.41 mm. UHCS超细的晶粒是由于其在850 ℃奥氏体化时, 基体中的残余碳化物数量更多, 平均直径更大, 因此更有效地阻止了奥氏体晶粒长大.
图3 淬回火态UHCS, GCr15和SKF3钢原奥氏体晶界的OM像
Fig.3 OM images of prior austenite grain boundaries of quenched and tempered UHCS (a), GCr15 (b) and SKF3 (c) steels
2.3 滚动接触疲劳寿命
图4为UHCS, GCr15和SKF3试样的滚动接触疲劳寿命Weibull统计分布图. 可以看出, UHCS的接触疲劳寿命明显高于GCr15和SKF3. 表3为相应的寿命计算结果, 额定寿命L10 是指失效概率为10%的子样接触疲劳寿命, 中值寿命L50 是指失效概率为50%的子样接触疲劳寿命, 特征寿命h 是指失效概率为63.2%的子样接触疲劳寿命, 斜率参数b 表征试样接触疲劳寿命的稳定性. 从表3可以看出, GCr15和SKF3的寿命参数无本质性区别, 2者滚动接触疲劳性能接近. UHCS则表现出了优异的接触疲劳寿命, 其L10 寿命分别是GCr15和SKF3的2.14和1.81倍, L50 寿命分别是GCr15和SKF3的1.53和1.47倍. 此外, UHCS的寿命稳定性也要优于GCr15和SKF3.
图4 UHCS, GCr15和SKF3钢的滚动接触疲劳寿命的Weibull分布图
Fig.4 Weibull plots of rolling contact fatigue lives of UHCS, GCr15和SKF3 steels
3 分析讨论
滚动接触疲劳是一个非常复杂的失效过程, 轴承寿命是多方面因素共同作用的结果. 材料本身的组织和力学性能对抵抗滚动接触疲劳有极其重要的影响, 如钢中洁净度、硬度、表面粗糙度和完整性等, 这是因为裂纹的萌生主要是由这些因素导致的.
3.1 残余奥氏体对滚动接触疲劳寿命的影响
研究[20 ] 指出, 适量的残余奥氏体能够提高轴承钢的寿命. 在本实验中, UHCS在淬回火后残余奥氏体的体积分数为7.5%, 而GCr15和SKF3分别为5.7%和6.3%, 3者的含量差不多. 因此, UHCS滚动接触疲劳寿命的提高与残余奥氏体数量关系不大.
3.2 硬度对滚动接触疲劳寿命的影响
众所周知, 硬度对轴承材料在服役过程中的作用非常重要. 在本实验条件下, UHCS的硬度为64.5 HRC, 而GCr15和SKF3分别为62.5和61.5 HRC. 热力学软件计算表明, 在850 ℃奥氏体化时, UHCS中溶入了0.992%C, 而GCr15和SKF3中的C含量则为0.816%. 在回火后, UHCS中仍然含有0.18%C, 而GCr15和SKF3的C含量则降低至0.13%和0.11%. 对比回火前后组织中的C含量可以发现, UHCS在回火时有更多的第二相析出. 更高的C含量和更多的析出相使得随后淬火得到的马氏体硬度更高. 硬度常常被作为评估轴承材料的寿命的标准之一. 研究[21 ,22 ] 指出, 高碳铬轴承钢的硬度越高, 寿命越长. Zaretsky[23 ] 给出了关于硬度和轴承寿命的关系式:
(1) L 10 2 L 10 1 = e x p m R C 2 - R C 1
式中, L 10 2 和 L 10 1 是指轴承在硬度为RC2 和RC1 时的寿命; m为材料系数, 取0.1. 将UHCS, GCr15和SKF3的硬度代入式(1), 可以得出, 由于UHCS的硬度增加带来的相对于GCr15和SKF3寿命提高了22%和35%.
此外, 高的硬度能够保证良好的抗粘着磨损和颗粒磨损能力. 同时, 在滚动接触疲劳过程中, 高的硬度能够抵抗由应力导致的微区塑性变形, 而塑性变形正是裂纹起源之一[24 ] . 图5为本实验中不同样品轨道表面在不同循环周次后的形貌变化. 可以看出, 在不同周次载荷作用后, 所有试样表面的磨痕均被对磨钢球碾平. 由于GCr15和SKF3的硬度较低, 所以2者在较短的时间内就被碾平了, 并且2者的表面磨痕发生了严重的扭曲, 说明其轨道表面发生了剧烈的塑性变形, 而这些现象在UHCS中却不是很明显. 由此可以得出, UHCS 具有比GCr15和SKF3更好的抵抗塑性变形的能力, 从而抑制裂纹较早地从表面萌生.
图5 不同周次下UHCS, GCr15和SKF3钢的轨道表面形貌
Fig.5 Morphologies of raceway surfaces of UHCS (a), GCr15 (b) and SKF3 (c) steels subjected to different cyclic loadings (RD—rolling direction)
3.3 晶粒细化对滚动接触疲劳寿命的影响
除了硬度对滚动接触疲劳寿命的贡献外, 晶粒细化也是一个重要影响因素. 晶粒细化可以提高材料的强度和韧性, 但关于晶粒细化对于轴承钢滚动接触疲劳寿命的影响机理的研究较少. 轴承钢在细化晶粒后寿命会提高, 但细化方法复杂. 一般来说, 轴承钢寿命与表面或亚表面裂纹的萌生和扩展有关, 裂纹萌生和扩展的时间基本上就是轴承的有效寿命. 因此, 晶粒细化对于提高滚动接触疲劳寿命的影响应该与裂纹的萌生和扩展有关. 原奥氏体晶粒细化以后, 在淬火过程中生成的马氏体片也会被细化. 亚表面裂纹通常萌生于非金属夹杂物或大块碳化物与基体接触的界面以及晶界等. 在循环Hertzian应力导致的最大剪切作用力下, 夹杂附近的基体会发生局部的应变, 当应变积累到一定程度, 就会发展成微裂纹. 马氏体片细化以后, 可以使夹杂附近的基体更快地发生应变强化, 减少夹杂附近的应变累积, 从而延缓裂纹萌生, 这可以用位错理论解释. 图6为粗晶和细晶2种状态下夹杂附近基体局部应变累积的示意图. 在剪切作用力下, 夹杂处产生应力集中, 位错从马氏体片左侧开动, 沿着滑移面运动到马氏体右侧界面处停止、塞积, 位错塞积产生一个反作用力而抑制位错源继续产生位错, 当位错达到一定数目后位错不再产生. 位错源停止开动所需要的位错数目的计算公式如下:
(2) n = k π τ 0 L G b
式中, k为常量, 对于螺型位错, k=1, 对于刃型位错, k=1-ν (ν为Poisson比); τ0 为滑移面上的切应力; L为晶界到位错源的距离; G为弹性模量; b为Burgers矢量模.
图6 粗晶和细晶中局部应变累积的位错理论示意图
Fig.6 Schematics of dislocation theory of local strain accumulation in fine (a) and coarse (b) grains
图7 裂纹面穿过晶界时发生转向原理示意图
Fig.7 Schematics showing the crack plane across a grain boundary according to the kink (a) and twist (b) angles
在本实验中, L取马氏体片厚度, 其他参数相同. 由于UHCS的晶粒更细小, 所以位错源开动较少的位错即能产生足够的反作用力. 因此, 细晶情况下, 夹杂附近基体由于位错滑移产生的应变累积比粗晶的少, 这样粗晶更容易由于更大的应变而较早的产生裂纹, 因此寿命缩短.
另一方面, 晶粒细化后能够产生更多的界面. 裂纹扩展时, 一般都会沿着晶界或晶体的解理面. 不同晶粒的结晶学取向不同, 从而解理面位向不同, 因此裂纹从一个晶粒的解理面向邻近晶粒传播时必定会发生转向, 存在2种情况[25 ] , 如图7所示. 一种是以倾斜角度转向, 另一种是以扭曲的角度转向. 其中第二种消耗的能量更多. 晶界阻滞疲劳裂纹扩展在Al-Li 8090合金中已被证实[26 ] . 在此条件下, 晶粒数目越多, 需要转向的次数越多, 消耗的能量越多, 裂纹扩展越慢, 宏观上寿命越长. 从图2中可以看出, UHCS中的马氏体片更细, 数量更多, 因此UHCS试样的滚动接触疲劳寿命更长.
4 结论
(1) 超高碳钢(UHCS)的额定寿命分别是GCr15和SKF3额定寿命的2.14和1.81倍, 中值寿命分别是GCr15和SKF3的1.53和1.47倍. 此外, UHCS的寿命稳定性也优于GCr15和SKF3.
(2) UHCS滚动接触疲劳寿命的提高归因于其更高的硬度和更细的晶粒.
参考文献
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... [1 ]. 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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1980
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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1978
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
... [4 ]称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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1979
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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1979
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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2010
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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2004
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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2009
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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2009
... 超高碳钢是指含C含量为1.0%~2.1% (质量分数, 下同)的碳钢或低合金钢[1 ] . 超高碳钢的著名应用实例为大马士革钢刀, 其C含量约为1.5%[2 ] . 然而, 在相当长一段时间内, 超高碳钢由于内部含有网状碳化物导致韧性很差而被近代工业抛弃[3 ] . 从20世纪70年代后期开始, 研究人员[1 ,4 ,5 ] 开始了关于超高碳钢超塑性的研究. 超高碳钢经一系列热加工和温加工工艺(如热和温加工、温加工、离异共析以及伴随形变的离异共析)处理后, 先共析网状碳化物被完全破碎, 从而得到超细的铁素体晶粒(晶粒尺寸为0.5~2 mm)和球形碳化物(颗粒尺寸为0.1~1 mm)[1 ] . 超高碳钢优良的超塑性是由于球化态超高碳钢中有大量的球状碳化物, 其抑制了铁素体晶粒在高温时长大, 从而在形变过程中通过晶界滑移实现超塑性. 有报道[4 ] 称, 超高碳钢在650 ℃的伸长率能达到817%. 超塑性使得超高碳钢能被制造成具有复杂形状的工件. 超高碳钢在淬回火后, 硬度可达67 HRC, 抗压强度达4233 MPa[6 ] . 超高的硬度使得超高碳钢的耐磨性能优于传统的GCr15轴承钢[7 ] . 对超高碳钢的相变研究[8 ,9 ] 发现, 由于在奥氏体化时大量未溶球形碳化物钉扎了奥氏体晶界, 从而奥氏体晶粒非常细小, 导致随后淬火生成的组织中有大量的位错型马氏体, 且出现了一种新型枣核马氏体. 超高碳钢优良的力学性能使其在工业上有了极大的应用可能性, 然而, 超高的C含量使得其焊接性能恶化, 这又限制了超高碳钢的应用范围. ...
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1987
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2012
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2007
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2008
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2008
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2004
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2008
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2003
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
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2013
... 高碳铬轴承钢自被发现以来, 其基本成分一直未改变, 这是因为高碳铬轴承钢价格低、硬度高(61~63 HRC)、屈强比高以及良好的加工性和成形性[10 ] . 但随着科技工业的发展, 现代装备要求轴承材料具有更高的承载能力, 以及更长、更稳定的寿命. 降低轴承钢中O含量可以有效减少夹杂物数量, 提高轴承寿命[11 ] . 但目前世界上最先进的冶金工艺已经能够将轴承钢中的O含量控制在5×10- 6 左右, 已是现代冶金设备的极限. 研究人员通过对高碳铬轴承钢采用新的工艺来增加表面硬度以提高抗磨损能力, 如等离子体浸入离子注入[12 -14 ] 和物理气相沉积[15 ] 等. 然而, 这些工艺会增加工业大生产的成本. 寻求新的轴承材料是当前研究的另一方向. 研究人员[16 ] 在GCr15轴承钢基础上通过提高Si含量或加入适量的Mo元素, 获得了有良好回火抵抗力的新型钢. 另有报道[17 ] 称Si3 N4 陶瓷作为滚动体, 其额定寿命(L10 寿命)是GCr15轴承钢的6.7倍, 然而陶瓷材料脆性大, 成形性差. 由于超高碳钢具有优良的力学性能和磨损抵抗力, 因此其成为一种理想的备选材料. 滚动接触疲劳是轴承在正确使用过程中一种最常见的失效方式[18 ] , 评价一种新的轴承材料, 除了常规力学性能测试外, 滚动接触疲劳性能是最重要的指标[18 ] . ...
... [18 ]. ...
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2013
... 实验结束后, 利用线切割从滚动接触疲劳试样上取样进行金相观察. 首先采用600, 800和2000号砂纸将样品表面磨平, 然后采用1.5 μm金刚石抛光剂在抛光机上抛光, 最后利用4%硝酸酒精(体积分数)腐蚀5 s后冲洗干净、吹干. 采用MA200型光学显微镜(OM)和JSM-6390型扫描电子显微镜(SEM)观察显微组织. 利用线切割取下0.5 mm厚的试样, 然后采用2000号砂纸研磨至30~50 μm, 在-20 ℃下采用MTP-1A型双喷抛光仪减薄制作透射试样, 采用JEM-200CX型透射电子显微镜(TEM)观察组织. 残余碳化物平均尺寸采用Image-Pro-Plus软件进行统计. 晶界腐蚀采用电化学方法进行[19 ] , 晶粒尺寸统计采用JX-2000金相分析软件. 利用Thermal-Cal热力学计算软件模拟计算奥氏体化加热时溶入奥氏体中的C含量及残余碳化物的体积分数. 马氏体中的C含量和残余奥氏体体积分数采用XRD-7000型X射线衍射仪(XRD)测定. 样品硬度采用HR-150A型Rockwell硬度计测量. ...
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2004
... 研究[20 ] 指出, 适量的残余奥氏体能够提高轴承钢的寿命. 在本实验中, UHCS在淬回火后残余奥氏体的体积分数为7.5%, 而GCr15和SKF3分别为5.7%和6.3%, 3者的含量差不多. 因此, UHCS滚动接触疲劳寿命的提高与残余奥氏体数量关系不大. ...
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2000
... 众所周知, 硬度对轴承材料在服役过程中的作用非常重要. 在本实验条件下, UHCS的硬度为64.5 HRC, 而GCr15和SKF3分别为62.5和61.5 HRC. 热力学软件计算表明, 在850 ℃奥氏体化时, UHCS中溶入了0.992%C, 而GCr15和SKF3中的C含量则为0.816%. 在回火后, UHCS中仍然含有0.18%C, 而GCr15和SKF3的C含量则降低至0.13%和0.11%. 对比回火前后组织中的C含量可以发现, UHCS在回火时有更多的第二相析出. 更高的C含量和更多的析出相使得随后淬火得到的马氏体硬度更高. 硬度常常被作为评估轴承材料的寿命的标准之一. 研究[21 ,22 ] 指出, 高碳铬轴承钢的硬度越高, 寿命越长. Zaretsky[23 ] 给出了关于硬度和轴承寿命的关系式: ...
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2012
... 众所周知, 硬度对轴承材料在服役过程中的作用非常重要. 在本实验条件下, UHCS的硬度为64.5 HRC, 而GCr15和SKF3分别为62.5和61.5 HRC. 热力学软件计算表明, 在850 ℃奥氏体化时, UHCS中溶入了0.992%C, 而GCr15和SKF3中的C含量则为0.816%. 在回火后, UHCS中仍然含有0.18%C, 而GCr15和SKF3的C含量则降低至0.13%和0.11%. 对比回火前后组织中的C含量可以发现, UHCS在回火时有更多的第二相析出. 更高的C含量和更多的析出相使得随后淬火得到的马氏体硬度更高. 硬度常常被作为评估轴承材料的寿命的标准之一. 研究[21 ,22 ] 指出, 高碳铬轴承钢的硬度越高, 寿命越长. Zaretsky[23 ] 给出了关于硬度和轴承寿命的关系式: ...
NASA Tech Memorandum, 88881,
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1986
... 众所周知, 硬度对轴承材料在服役过程中的作用非常重要. 在本实验条件下, UHCS的硬度为64.5 HRC, 而GCr15和SKF3分别为62.5和61.5 HRC. 热力学软件计算表明, 在850 ℃奥氏体化时, UHCS中溶入了0.992%C, 而GCr15和SKF3中的C含量则为0.816%. 在回火后, UHCS中仍然含有0.18%C, 而GCr15和SKF3的C含量则降低至0.13%和0.11%. 对比回火前后组织中的C含量可以发现, UHCS在回火时有更多的第二相析出. 更高的C含量和更多的析出相使得随后淬火得到的马氏体硬度更高. 硬度常常被作为评估轴承材料的寿命的标准之一. 研究[21 ,22 ] 指出, 高碳铬轴承钢的硬度越高, 寿命越长. Zaretsky[23 ] 给出了关于硬度和轴承寿命的关系式: ...
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2001
... 此外, 高的硬度能够保证良好的抗粘着磨损和颗粒磨损能力. 同时, 在滚动接触疲劳过程中, 高的硬度能够抵抗由应力导致的微区塑性变形, 而塑性变形正是裂纹起源之一[24 ] . 图5为本实验中不同样品轨道表面在不同循环周次后的形貌变化. 可以看出, 在不同周次载荷作用后, 所有试样表面的磨痕均被对磨钢球碾平. 由于GCr15和SKF3的硬度较低, 所以2者在较短的时间内就被碾平了, 并且2者的表面磨痕发生了严重的扭曲, 说明其轨道表面发生了剧烈的塑性变形, 而这些现象在UHCS中却不是很明显. 由此可以得出, UHCS 具有比GCr15和SKF3更好的抵抗塑性变形的能力, 从而抑制裂纹较早地从表面萌生. ...
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2007
... 另一方面, 晶粒细化后能够产生更多的界面. 裂纹扩展时, 一般都会沿着晶界或晶体的解理面. 不同晶粒的结晶学取向不同, 从而解理面位向不同, 因此裂纹从一个晶粒的解理面向邻近晶粒传播时必定会发生转向, 存在2种情况[25 ] , 如图7所示. 一种是以倾斜角度转向, 另一种是以扭曲的角度转向. 其中第二种消耗的能量更多. 晶界阻滞疲劳裂纹扩展在Al-Li 8090合金中已被证实[26 ] . 在此条件下, 晶粒数目越多, 需要转向的次数越多, 消耗的能量越多, 裂纹扩展越慢, 宏观上寿命越长. 从图2中可以看出, UHCS中的马氏体片更细, 数量更多, 因此UHCS试样的滚动接触疲劳寿命更长. ...
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2000
... 另一方面, 晶粒细化后能够产生更多的界面. 裂纹扩展时, 一般都会沿着晶界或晶体的解理面. 不同晶粒的结晶学取向不同, 从而解理面位向不同, 因此裂纹从一个晶粒的解理面向邻近晶粒传播时必定会发生转向, 存在2种情况[25 ] , 如图7所示. 一种是以倾斜角度转向, 另一种是以扭曲的角度转向. 其中第二种消耗的能量更多. 晶界阻滞疲劳裂纹扩展在Al-Li 8090合金中已被证实[26 ] . 在此条件下, 晶粒数目越多, 需要转向的次数越多, 消耗的能量越多, 裂纹扩展越慢, 宏观上寿命越长. 从图2中可以看出, UHCS中的马氏体片更细, 数量更多, 因此UHCS试样的滚动接触疲劳寿命更长. ...