軸承鋼內(nèi)在質(zhì)量的綜合標(biāo)志就是疲勞壽命,有學(xué)者提出觀點:降低氧含量仍未起到大幅度提高軸承鋼疲勞壽命的作用。其實只有同時降低氧化物和硫化物含量,才能充分挖掘材質(zhì)潛力,大幅度提高軸承鋼的疲勞壽命。那哪些因素影響軸承鋼疲勞壽命呢?
1、氮化物對疲勞壽命的影響
鋼中氧含量降至20ppm以下,氮含量有所提高,非金屬夾雜物的大小、類型和分布狀態(tài)得到了改善,穩(wěn)定夾雜物有明顯的降低。鋼中氮化物顆粒雖然增多,但其顆粒甚小,并于晶界或晶內(nèi)呈彌散狀態(tài)分布,成為有利因素,使軸承鋼的強度和韌性得到了良好配合,極大地增加鋼的硬度、強度,特別是接觸疲勞壽命改善效果是客觀存在的。
2、氧化物對疲勞壽命的影響
鋼中氧含量是影響材質(zhì)的重要因素,氧含量越低其純潔度越高,相對應(yīng)的額定壽命就越長。鋼中氧含量和氧化物有著密切的關(guān)系,鋼液在凝固過程中,鋁、鈣、硅等元素溶解的氧形成氧化物。氧化物夾雜含量是氧的函數(shù)。隨著氧含量的降低,氧化物夾雜將減少。氮含量和氧含量一樣,同樣和氮化物存在函數(shù)關(guān)系,但由于氧化物在鋼材中分布的較分散,起著和碳化物同樣作用的支點作用,所以對鋼材疲勞壽命沒有起到破壞作用。
鋼由于氧化物的存在,破壞了金屬基體的延續(xù)性,又由于氧化物的膨脹系數(shù)小于軸承鋼基體膨脹系數(shù),當(dāng)承受交變應(yīng)力時,易于產(chǎn)生應(yīng)力集中,成為金屬疲勞的發(fā)源地。應(yīng)力集中多數(shù)產(chǎn)生在氧化物、點狀夾雜物和基體之間,當(dāng)應(yīng)力達(dá)到足夠大時,就產(chǎn)生裂紋,并迅速擴(kuò)展而破壞。夾雜物塑性越低,形狀越尖棱,則應(yīng)力集中也就越大。
3、硫化物對疲勞壽命的影響
鋼中硫含量幾乎全部以硫化物形態(tài)存在。鋼中硫含量增高,則鋼中硫化物相應(yīng)增高,但因硫化物能很好地包圍在氧化物周圍,減少了氧化物對疲勞壽命的影響,所以夾雜物的數(shù)量對疲勞壽命的影響并不是絕對的,與夾雜物的性質(zhì)、大小和分布有關(guān)。定夾雜物越多,疲勞壽命就一定越低,必須綜合考慮其他影響因素。在軸承鋼中硫化物呈細(xì)小狀彌散分布,并且混入氧化物夾雜之中,即使采用金相方法也難以辨認(rèn)。試驗證實:在原有工藝的基礎(chǔ)上,增加Al量對降低氧化物﹑硫化物起到積極的作用。這是因為Ca具有相當(dāng)強的脫硫能力。夾雜物對強度影響甚微,而對鋼的韌性危害較大,其危害程度又取決于鋼的強度。
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