Почему снижение содержания кислорода не может улучшить усталостную долговечность подшипниковой стали? После анализа полагают, что причина в том, что после уменьшения количества оксидных включений избыток сульфида становится неблагоприятным фактором, влияющим на усталостную долговечность стали. Только за счет одновременного снижения содержания оксидов и сульфидов можно полностью использовать потенциал материала и значительно улучшить усталостную долговечность подшипниковой стали.
Какие факторы влияют на усталостную долговечность подшипниковой стали? Вышеуказанные проблемы анализируются следующим образом:
1. Влияние нитридов на усталостную долговечность
Некоторые ученые отмечают, что при добавлении в сталь азота объемная доля нитридов снижается. Это связано с уменьшением среднего размера включений в стали. Ограниченное технологией, все еще остается значительное количество частиц включений размером менее 0,2 дюйма. Именно существование этих крошечных частиц нитрида оказывает прямое влияние на усталостную долговечность подшипниковой стали. Ti — один из самых сильных элементов, образующих нитриды. Он имеет небольшой удельный вес и легко плавает. Часть Ti остается в стали, образуя многоугольные включения. Такие включения могут вызвать локальную концентрацию напряжений и усталостные трещины, поэтому необходимо контролировать возникновение таких включений.
Результаты испытаний показывают, что содержание кислорода в стали снижается до уровня ниже 20 ppm, содержание азота увеличивается, размер, тип и распределение неметаллических включений улучшаются, а стабильные включения значительно уменьшаются. Хотя количество нитридных частиц в стали увеличивается, частицы очень малы и распределяются в дисперсном состоянии на границе зерен или внутри зерна, что становится благоприятным фактором, так что прочность и ударная вязкость подшипниковой стали хорошо сочетаются. а твердость и прочность стали значительно увеличиваются. , особенно эффект улучшения контактной усталостной долговечности является объективным.
2. Влияние оксидов на усталостную долговечность
Содержание кислорода в стали является важным фактором, влияющим на материал. Чем ниже содержание кислорода, тем выше чистота и дольше соответствующий номинальный срок службы. Существует тесная связь между содержанием кислорода в стали и оксидами. В процессе затвердевания расплавленной стали растворенный кислород алюминия, кальция, кремния и других элементов образует оксиды. Содержание оксидных включений зависит от кислорода. По мере уменьшения содержания кислорода количество оксидных включений будет уменьшаться; содержание азота такое же, как и содержание кислорода, а также имеет функциональную связь с нитридом, но поскольку оксид более рассеян в стали, он играет ту же роль, что и точка опоры карбида. , поэтому не оказывает разрушающего влияния на усталостную долговечность стали.
Из-за наличия оксидов сталь разрушает непрерывность металлической матрицы, а поскольку коэффициент расширения оксидов меньше, чем коэффициент расширения матрицы подшипниковой стали, при воздействии знакопеременного напряжения легко возникает концентрация напряжений и становится Причины усталости металла. Основная концентрация напряжений происходит между оксидами, точечными включениями и матрицей. Когда напряжение достигнет достаточно большого значения, возникнут трещины, которые будут быстро расширяться и разрушаться. Чем ниже пластичность включений и чем острее форма, тем больше концентрация напряжений.
3. Влияние сульфида на усталостную долговечность
Почти вся сера, содержащаяся в стали, существует в виде сульфидов. Чем выше содержание серы в стали, тем выше содержание сульфидов в стали. Однако поскольку сульфид может быть хорошо окружен оксидом, влияние оксида на усталостную долговечность снижается, поэтому влияние количества включений на усталостную долговечность абсолютно не связано с природой, размером и распределением включений. включения. Чем больше определенных включений, тем ниже должна быть усталостная долговечность, а другие влияющие факторы необходимо учитывать комплексно. В подшипниковой стали сульфиды дисперсны и распределены в мелкой форме, смешаны с оксидными включениями, которые трудно выявить даже металлографическими методами. Эксперименты подтвердили, что на основе оригинального процесса увеличение количества Al положительно влияет на восстановление оксидов и сульфидов. Это связано с тем, что Ca обладает довольно сильной способностью к десульфурации. Включения мало влияют на прочность, но более вредны для вязкости стали, причем степень повреждения зависит от прочности стали.
Известный специалист Сяо Цзимэй указывал, что включения в стали являются хрупкой фазой, чем выше объемная доля, тем ниже ударная вязкость; чем больше размер включений, тем быстрее снижается ударная вязкость. При этом вязкость скола, чем меньше размер включений и чем меньше расстояние между включениями, тем вязкость не только не снижается, но и увеличивается. Вероятность возникновения расщепления снижается, что увеличивает прочность на раскол. Кто-то провел специальный тест: две партии стали А и Б относятся к одному типу стали, но включения, содержащиеся в каждой, различны.
После термообработки две партии сталей А и В достигли одинакового предела прочности на разрыв 95 кг/мм', а пределы текучести сталей А и В были одинаковыми. С точки зрения удлинения и уменьшения площади сталь B немного ниже, чем сталь A, которая все еще соответствует требованиям. После испытания на усталость (вращательный изгиб) установлено, что: Сталь является долговечным материалом с высоким пределом выносливости; Б – недолговечный материал с низким пределом выносливости. Когда циклическое напряжение образца стали немного превышает предел выносливости стали А, срок службы стали В составляет всего 1/10 от срока службы стали А. Включения в стали А и Б представляют собой оксиды. По общему количеству включений чистота стали А хуже, чем стали Б, но частицы оксидов стали А имеют одинаковый размер и равномерно распределены; сталь Б содержит крупнозернистые включения, распределение которых неравномерно. . Это полностью показывает, что точка зрения г-на Сяо Цзимэя правильна.
Время публикации: 25 июля 2022 г.