毕业论文(2)

中北大学2016届本科毕业论文

相对其它的钢铁产品来说，目前轴承钢的生产企业类型比较分散，大小企业都有。虽然轴承钢产量主要集中在几家大型企业，但某些规格、品种的轴承钢小型企业也占了一定的比例。

为了保证轴承钢的质量，国家从1990 开始对轴承钢的生产实行生产许可证管理制度，当时有34 家企业获得生产许可证。1997 年国家颁（换）发了轴承钢生产许可证，颁（换）发品种范围是“轴承钢棒材（包括热轧材、热轧退火材、锻材、冷拔材）、轴承钢管、轴承钢丝和渗碳轴承钢”四大类，与1990 年相比，发证范围增加了渗碳轴承钢产品。截止到1998年底，共有45 家企业取得轴承钢（包括棒、管、丝等）的生产许可证。

从已经发放生产许可证的分布情况可以看出：目前获准生产YJZ84 的企业有26 家；获准生产YB9-68的企业有30 家；获准生产YB245-64 的企业有12 家；获准生产YB/ Z12-77 的企业有5 家；获准生产GB3203-82 的企业有6 家。其中某些企业还同时获得了好几个标准的轴承钢生产许可证。 1.3.3 国内轴承钢质量要求

轴承钢主要用于制造轴承套圈(内套、外套)和滚动体(滚珠、滚柱、滚针)。在合金 钢领域中，轴承钢是检验项目最多、质量要求最高、生产难度及用量最大的钢种之一。从三个方面衡量轴承钢质量的高低:一是纯净度，即钢中夹杂物的含量;二是碳化物不均匀性;三是钢材的表面质量，包括尺寸精度，表面裂纹。 轴承钢的纯洁度:是指轴承钢中夹杂物的含量与类型、气体含量及有害元素的种类和含量。

因为夹杂物会破坏钢的连续性，所以应该通过各种方法和途径尽可能降低轴承钢中的夹杂物含量：因为在压力加工过程中（即热处理时）金属与夹杂物的热膨胀系数不同，所以在夹杂物和金属界面会产生异性微观应力，导致初始裂纹的产生，并有可能进一步形成疲劳破坏的疲劳源；弥散分布的硫化物夹杂也有可能破坏轴承钢的连续性。

因为氧含量的高低对轴承钢纯净度有重要影响，伴随着氧含量的减少，轴承的疲劳寿命可以提高好几倍。从现在的技术角度来说，氧含量很容易控制在1 Sppm以下。当氧含量达到轰l0 Sppm的水平后，对轴承钢纯净度的进一步提高出现了两种不同的倾向:日本轴承钢生产厂山阳仍然在为更低的氧含量而努力，超纯轴承钢

第6页 共6页

中北大学2016届本科毕业论文

的氧含量甚至达到4 Sppm，同时钦含量也降低至7—8 Sppm。而以SKF为代表的欧美企业则更重视夹杂物的尺寸、数量和性质，要求尺寸小，数量少，可变形[16]。 轴承钢的均匀性:是指材料的化学成分、内部组织包括基体组织、析出相碳化物颗粒度以及其间距、夹杂物颗粒和分布等均匀程度[17]。

影响轴承钢均匀性的因素很多，钢锭结构，锭重，浇铸温度，铸锭方法等影响钢中化学成分的分布状态，钢锭、钢坯在热加工前的加热工艺、钢材热加工终止温度及随后的冷却方法，球化退火工艺等影响碳化物的均匀性。液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物评级的级别是衡量碳化物均匀性的指标。

经相关研究显示：液析碳化物造成的危害性跟钢中的夹杂物是相当的（‘带状碳化物评级如果达到3-4级可以使钢材的疲劳寿命降低约百分之三十；网状碳化物每升高一个等级，可以使轴承的疲劳寿命降低?；碳化物颗粒大小也会影响轴承的寿命。当马氏体基体组织中含碳量值一定时，碳化物平均粒度越小则疲劳寿命越高。’）

自1986 年第2 季度以来，国家质量技术监督局对轴承钢及其棒材进行过5 次国家质量监督抽查，通过分析历次抽查的实物检测数据发现，与国外轴承钢实物质量相比，我国生产的轴承钢在氧含量、非金属夹杂物级别、碳化物均匀性等指标方面有一定的差距。钢的化学成分稳定性、纯净度较用户的要求也有一定的差距。 我国的轴承钢年产量约60--70万t，主要品种为高碳铬轴承钢，以前我国轴承钢生产特点是容量小，全模铸，轧制和热处理工艺落后，近年来虽然相继投产了一些大容量的电炉并配备了二次精炼设备和连铸机，但整体水平与瑞典、日本等国家相比，仍有很大的差别。另外我国的高碳铬轴承钢的材料利用率只有40％，而瑞典和日本等国达到60％以上，造成这种状况的主要原因是品种结构不合理所致，既棒材的比重大(>90％)，而管材的比重较小。 1.3 本课题的研究方法和目的意义 1.3.1研究方法

通过GCr15SiMn的热处理工艺参数，先进行预处理（球化退火）选择在770，800，830，860，890℃的进行淬火处理[18]。然后，进行不同温度的回火处理，回火温度分别为150,200,250，300℃。同时，每一步选试样测定其布氏硬度HRC。

第7页 共7页

中北大学2016届本科毕业论文

1.3.2目的意义

通过进一步研究GCr15SiMn的合金元素、热处理工艺及性能间的关系，通过预设的热处理工艺，测定其硬度和机械性指标并观察其金相组织，从而得到综合机械性能最佳的GCr15SiMn轴承钢以及它的回火系列金相图谱，完成其基本数据，更好的指导生产。

二、实验原理及实验方法

2.1 实验材料与方法

2.1.1 材料化学成分[19]（表2.1为GB/T18254-2002规定的轴承钢的化学成分） 表2.1轴承钢化学成分

名称

C

Cr

Si

Mn

Mo

P

S

Ni

Cu

成分%

1.30

~

0.40

~

0.90

≤

0.02

5

0.02

0

GCr15SiMn 0.95

~

0.32 0.25

~ 0.10

1.05 1.65 0.65 1.20

试验用材

1.00 1.50 0.50 1.00 0.10 0.02

5

2.1.2 试样制备与试剂

制备36块试样，直径为16mm。用作淬火与回火实验，腐蚀液是采用的是4%的硝酸酒精。其制备方法是采用4ml硝酸中加入96ml酒精（94%） 2.1.3 实验设备

0.02

0

0,32 0.25

第8页 共8页

中北大学2016届本科毕业论文

型号

炉膛尺寸/mm 额定功率/kw

额定温度/℃

SX2-10-13

250×150×10

10

1300

SX2-2.5-12 200×120×80 2.5 1200

HR-150A型洛氏硬度计1台 SX2—2.5-12箱式电阻炉 SX2-10-13箱式电阻炉

Axio Imager A1m HAL100 金相显微镜1台； 单盘台式抛光机1台； 金相砂纸、水砂纸若干 2.1.4常规轴承热处理工艺

轴承的热处理包括两个环节，预处理是球化退火，终处理是淬火和低温回火[20]。2.1.4.1球化退火

轴承钢球化退火有两个目的[21]，第一个目的是降低硬度，以便于切削加工；第二个目的是为获得铁素体组织做准备。材料最后的性能受碳化物的形状、大小、数量和分布影响很大，后续的淬火和回火对碳化物组织形态的改变也是微乎其微的。这是因为，在淬火绝大部分的碳化物是不能溶解的，组织形态受球化退火影响大，基本上就是由球化退火决定的，所以控制组织形态的关键在于对球化退火的严格控制。原来的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCrl5SiMn为800\一820℃）保温后在随炉冷却。如果冷却速度太快，碳化物较小，并且弥散分布，硬度比较高，如果看冷却速度太慢，碳化物会聚集长大，硬度也比较低。这种工艺时间长，并且退货后的碳化物颗粒也不算是均匀，严重影响冷加工和最终淬回火的组织和性能。 2.1.4.2马氏体淬回火

第9页 共9页

中北大学2016届本科毕业论文

热处理的第二个环节是淬火和低温回火，对轴承钢最后的工艺性能有重要影响。淬火温度在AC1和ACM之间，奥氏体化温度越高，原始组织就越不稳定。即，奥氏体基体的碳含量越高，淬火后残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸也越大，亚结构中的孪晶比例也大，极易形成淬火显微裂纹。奥氏体化温度和淬火后硬度成线性关系，但韧性下降。奥氏体化温度过高也会因为淬火后残余奥氏体的量太大导致硬度、冲击韧性和疲劳强度太低，就GCrl5SiMn来说，淬火温度应严格控制在850+1 0℃范围内，淬火后的组织为（马氏体+残余奥氏体+未溶碳化物）淬火以后应该立即进行回火，目的是消除内应力，提高韧性，稳定材料组织和尺寸。GCrl5SiMn钢的回火温度为150---160℃，回火时间为1h，回火组织为回火马氏体、均匀细小的碳化物及少量的残余奥氏体[22]。 2.2实验方案

2.2.1球化退火工艺确定

退火就是把钢材加热到临界温度Ac1附近，保温一段时间，然后通过缓慢冷却获得接近平衡组织的热处理工艺。通俗点来讲，退火过程其实就是让组织从非平衡态向平衡态过度。通过球化退火，可以起到均匀钢的化学成分和组织，消除铸造偏析，达到细化晶粒，消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形和开裂，降低硬度，改善切削加工性能的目的。还可以提高塑性，便于冷变形加工；消除淬火后的过热组织以便再进行重新淬火；脱氢，防止白点。去氢退火、再结晶退火、去应力退火、均匀化退火、等温退火、球化退火等是常用的退火工艺。

锻造后，会对钢进行预先热处理，最常用的则是球化退火。球化退火是将刚中的碳化物球状化，其目的主要是以下几点：第一是让珠光体中的渗碳体发生球化转变，球状珠光体比普通珠光体强度、硬度低，但是韧性高，可以有效改善热处理工艺性能，减少钢材在淬火加热时的热敏感性和变形开裂的倾向。第二是降低钢材的硬度，改善其切削性能；第三是提高塑性，更有利于冷挤压成型；第四为后续的热处理做准备，经淬火回火后获得良好的综合力学性能。过共析钢经常要进行球化退火，常见的过共析钢有碳素工具钢、合金工具钢、滚动轴承钢以及冷挤压成型的结构钢。普通球化退火和等温球化退火的温度都一样，都是Ac1+（20～30）℃,区别在于，普通球化退火加热保温后，冷却到大约500℃再出炉空冷。而等温球化退火

第10页 共10页

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库毕业论文(2)在线全文阅读。