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影响轴承钢质量的关键成分和夹杂物及其控制

 氧对轴承钢质量的影响及其控制
 轴承钢中的夹杂物及其控制
 轴承钢中残余铝的控制
 轴承钢中残余钛的控制
 硫含量
 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
 初炼钢液实现低氧化和低温化;
 强化初炼钢水的预脱氧;
 采用sic和al粉进行扩散脱氧;
 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;
 选择合适的精炼渣系;
 防止二次氧化;
 合理的吹氩制度;
 控制适当的残铝量;
 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
 钢中非金属夹杂物数量和组分的变化
 钢中硫化物夹杂对轴承钢质量的影响
 工艺参数对钢中夹杂物含量的影响
 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
 钢中大于5μm的夹杂物在真空后大部分被去除。夹杂物数量比真少1/3;
 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——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
 有益
 有害
 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
 电炉出钢温度
 搅拌时间
 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;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
 模铸——重点放在避免钢包和锭模之间钢水流的二次氧化;限度地避免钢水和耐材的作用;限度地避免钢包渣、保温剂或浇注保温渣的卷入;
 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
 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
 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;
 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;
 国外skf3标准规定wti≤0.003%;
 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;
 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;
 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
 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
 日本一家微型轴承企业要求硫含量不高于0.003%
 瑞典skf——0.015%
 宝钢——0.008%
6 钢中碳化物缺陷
 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;
 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;
 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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