高质量的轴承对材质的冶炼要求轴承的材料

高质量的轴承对材质的冶炼要求

滚动轴承的质量很大水平上与轴承用钢的质量有着紧密的联系。由于轴承钢所具有的特性,对冶炼质量的要求比一般工业用钢要严格得多,如钢的化学成分、纯度、组织和结构均匀性等。

第一、严格的化学成分要求

一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢,即含碳量1%左右,加入1.5%左右的铬,并含有少量的锰、硅元素的过共析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性,又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。但当铬含量超过1.65%时,淬火后会增加钢中剩余奥氏体,降低硬度和尺寸稳定性,增加碳化物的不均匀性,降低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此,高碳铬轴承钢中的含铬量一般控制在1.65%以下。只有严格控制轴承钢中的化学成分的含量,才可通过热处置工序获得满足轴承性能的组织和硬度。

第二、严格高精度的尺寸要求

滚动轴承用钢要求尺寸精度较高,这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型。为了节省原料和提高劳动生产率,绝大部分轴承套圈都要锻造成型,钢球是经过冷镦或热轧成型,小尺寸的滚子也是经过冷镦成型。如果钢材的尺寸精度不高,就无法精确地计算下料尺寸和重量,从而不能保证轴承零件的产品质量,也容易造成制造设备的损坏。

第三、特别严格的纯洁度要求

钢的纯度是指钢中所含杂质的多少,纯度越高,钢中的非金属夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、硅酸盐等有害杂质的含量与轴承早期疲劳剥落、轴承寿命降低有很大的关系。特别是脆性杂质危害最大,由于在加工过程中容易从金属基体上剥落下来,严重影响轴承精加工后的外表质量。因此,为了提高轴承的使用寿命和可靠性,必需降低轴承钢中杂质的含量。

第四、严格的低倍组织和显微(高倍)组织要求

轴承钢的低倍组织是指一般疏松、中心疏松和扁析,显微(高倍)组织包括钢的退火组织、碳化物网状、带状和液析等。碳化物液析硬而脆,危害性与脆性夹杂物相同。网状碳化物降低钢的冲击韧性,并使组织不均匀,淬火时容易变形与开裂。带状碳化物影响退火和淬火回火组织以及接触疲劳强度。低、高倍组织的优劣对滚动轴承的质量有很大的影响,因此,轴承制造规范中对低、高倍组织有着严格的要求。

第五、外部缺陷和内部缺陷特别严格的要求

对轴承钢而言,外部缺陷包括裂纹、夹渣、毛刺、结疤、氧化皮等,内部缺陷包括缩孔、气泡、白点、严重的疏松和偏析等。这些缺陷对于轴承的加工、轴承的性能和寿命有很大的影响,轴承资料规范中明确规定不允许出现这些缺陷。

第六、特别严格的碳化物不均匀性要求

轴承钢中,如果出现严重的碳化物分布不均匀,则在热处置加工过程中就容易造成组织和硬度的不均匀,钢的组织不均匀性对接触疲劳强度有较大的影响。另外,严重的碳化物不均匀性还容易使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹,碳化物不均匀性还会导致轴承的寿命降低因此,轴承资料规范中,对不同规格的钢材均有明确的特别要求。

第七、特别严格的外表脱碳层要求

轴承资料规范中对钢材外表脱碳层有着严格的规定,如果外表脱碳层不符合标准的规定范围,且在热处理前的加工过程中又没有将其全部清除掉,则在热处置淬火过程中就容易发生淬火裂纹,造成零件的报废。

第八、其他要求

轴承钢材料规范中还对轴承钢的冶炼方法、氧含量、退火硬度、断口、剩余元素、火花检验、交货状态、标识等有严格的要求。

(运转世界大国龙腾龙出东方腾达天下龙腾三类调心滚子轴承刘兴邦CACCEMBMA)

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轴承的材料热处理后应具备的性能

接触疲劳破坏是轴承正常破坏的主要形式。滚动轴承运转时,滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动,其接触部分承受周期性交变载荷,多者每分钟可达数十万次,在周期性交变应力的反复作用下,接触表面出现疲劳剥落。滚动轴承开始出现剥落后便会引起轴承振动、噪音增大工作温度急剧上升,致使轴承最终损坏,这种破坏形式称为接触疲劳破坏。因此,轴承要求滚动轴承用钢应具有高的接触疲劳强度。

 滚动轴承正常工作时,除了发生滚动摩擦外,还伴有滑动摩擦。发生滑动摩擦的主要部位是:滚动体与滚道之间的接触面、滚动体和保持架兜孔之间的接触面、保持架和套圈引导挡边之间以及滚子端面与套圈引导挡边之间等。轴承滚动轴承中滑动摩擦的存在不可避免地使轴承零件产生磨损。如果轴承钢的耐磨性差,滚动轴承便会因磨损而过早地丧失精度或因旋转精度下降而使轴承振动增加、寿命降低。因此,要求轴承钢应具有高的耐磨性。

 滚动轴承对材料的基本要求在很大程度上取决于轴承的工作性能。选择制造滚动轴承的材料是否合适,对其使用性能和寿命将有很大影响。一般情况下,滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落,轴承以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外,还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。因此,滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力,少的摩擦磨损,良好的旋转精度、良好的尺寸精度和稳定性,以及长的接触疲劳寿命。

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