轴承热处理工艺学(第八章)详解.ppt

第八章 铬轴承钢及其热处理 第一节 铬轴承钢 一、对铬轴承钢要求 1.高的接触疲劳强度 2.高的耐磨性 3.高的弹性极限 4.高的硬度 5.一定的韧性 6.良好的尺寸稳定性 7.良好的工艺性能 二、铬轴承钢的生产过程以及品种规格(略) 三、铬轴承钢的化学成分及其适用范围(略) 四、合金元素在轴承钢中的作用(略) 五、铬轴承钢的性能(略) 六、铬轴承钢的材料缺陷(略) 第二节 铬轴承钢热处理基础 一、 Fe-Cr -C 三元合金状态图态 铬抽承钢，是在含碳为 1 ％的碳钢（过共析）中加入1.5％左右的铬。此外， GCr15SIMo钢中还有合金元素硅和锰，它们对子 Fe-F e 3C 状态图必将产生影响。 Fe-Cr -C三元合金状态图是立休图，研究比较复杂。为此，以铬的浓度保持恒定，取成分接近 GCr15 钢的垂直截面，简化为二元状态图的形式。为了便于讨论，把这个垂直截面的某些特性点，也用Fe-F e 3C F状态图中类似点的同样字母来表示，其差别在于： 1)由于铬的加入，降低了碳在奥氏休中的溶解度，因此．共析点(S 点)的含碳量降低到0.65% ，而碳的最大溶解度降低到1.5% (E 点)。 2)由于铬的加入，共析转变温度有所提高,且共析转变温度是在一定范围内进行的(A1 ‘ 735 ℃ ~ A 1“765 ℃) .珠光休、碳化物、奥氏体的三相平衡,其相成分不在一个垂直截面内变化，而是在立休图上沿两曲面交线变化，故垂直截面不能表示平衡相成分，也不能用杠杆定律求得各相的相对量。 3) 由于铬的加入，GS 线降低,Es 线左移，故 区缩小,固相线JE降低,使加热时出现过烧的温度较碳钢低. 二、铬轴承在加热时的组织转变 1 ．奥氏体的形成 G c r 型铬轴承承钢在实际加热条下，提高了珠光体向奥氏体转变的开始温度，并且温度范围随等温转变的保温时间或连续加热速度而变化。 2.碳化物的溶解 GC r15钢中的碳化物质点在奥氏体中溶解时,当碳化物的质点大小不同时,溶解的线速度是相同的.在溶解过程中,未熔碳化物相中的铬与含量相同的退火钢中的碳化物相中的铬无明显区别,与奥氏体温度无关. 3.奥氏体的均匀化 在实际加热情况下，由于加热速度较快，碳化物相的溶解速度和在奥氏体中碳的扩散的影响使奥氏体中的碳产生明显的不均匀性 · 为此，要使奥氏体成分均匀,就必须加热到更高的温度和保证充足的保温时间. 4. ．奥氏体晶粒的长大加热温度 在未溶碳化物相区晶粒长大较慢，而在高温单奥氏体相区晶粒长大较快，因为在高温区内碳化物质点对晶界迁移的阻碍作用消失。 三、铬轴承钢冷却时的组织转变 1.无限缓慢冷却时的组织转变 当铬轴承钢从加热至均匀奥氏体状态冷如到 Acm时，从富集碳和铬的奥氏体晶界处开始析出二次碳化物并沿晶界分布（呈网伏）。冷至A 1 ‘ ’时，发生共析转变。随着温度的不断下降，奥氏体不断向珠光体转变，奥氏体数量不断减少，珠光体数量不断增加。当温度达 A 1 ‘ 时，奥氏体全部转化为珠光体。值得注意的是，在温度A 1 ’ ~ A 1 ‘ ’范围内的某一温度停留都对应着一定量的奥氏体和珠光体，但具相对数量不能用杠杆定律来求得。 2.过冷奥氏体的等温转变 (1)等温转变 铬轴承钢过冷奥氏体等温转变曲线 从图中可以看出，等温转变图分为珠光体区和贝氏体区。过冷奥氏体向珠光体转如 600℃ 稳定性最小。 GCr15 钢过冷奥氏休向贝氏体转变分别在 450℃ 、400 ℃ 稳定性最小，两类转变的最小稳定性时间大约相同（约 10 秒）而 GCr15SIMn 钢，贝氏体的最小稳定时间大约在 5 分左右. (2)影响过冷奥氏体等温转变曲线的因素 ① 碳的影响 对珠光体转变区来说，亚共析钢随钢中含碳量的增加，而奥氏体更稳定;共析钢随钢中含碳量的增加，而奥氏体稳定性减小。对贝氏体转变区来说，不论何种钢都随含碳量的增加而大大增加其稳定性。一般认为铬轴承钢过冷奥氏体的稳定性随奥氏体中碳浓度的增加而增大。 ② 合金元絮的影响 铬、锰和硅都是增大过冷奥氏体的稳定性元素，使 C 曲线右移。铬是形成碳化物的元素，它还将使 C 曲线珠光体转变区稳定性最小温度提高到 650 ℃ 。值得提醒的是，过冷奥氏体在向珠光体和贝氏体转变前，先析出碳化物(图8-9虚线部分)甚至在淬火过程中，也不能防止过剩碳化物的析出。 ③ 原始组织的影响 珠光体中原始碳化物颗粒越细小，分布越均匀，那么加热时就越易溶解。奥氏体中合金成分均匀化程度提高，奥氏体稳定性增加。 (3)等混转