影響進口軸承壽命的材料因素

滾動軸承的早期失效形式，主要有破裂、塑性變形、磨損、腐蝕和疲勞，在正常條件下主要是接觸疲勞。進口軸承零件的失效除了服役條件之外，主要受鋼的硬度、強度、韌性、耐磨性、抗蝕性和內(nèi)應力狀態(tài)制約。影響這些性能和狀態(tài)的主要內(nèi)在因素有如下幾項：

1、淬火鋼中的馬氏體

高碳鉻鋼原始組織為粒狀珠光體時，在淬火低溫回火狀態(tài)下，淬火馬氏體含碳量，明顯影響鋼的力學性能。強度、韌性在0.5%左右，接觸疲勞壽命在0.55%左右，抗壓潰能力在0.42%左右，當GCr15鋼淬火馬氏體含碳量為

0.5%~0.56%時，可以獲得抗失效能力強的綜合力學性能。

2、淬火鋼中的殘留奧氏體

高碳鉻鋼經(jīng)正常淬火后，可含有8%~20%Ar（殘留奧氏體）。進口軸承零件中的Ar有利也有弊，為了興利除弊，Ar含量應適當。由于Ar量主要與淬火加熱奧氏體化條件有關，它的多少又會影響淬火馬氏體的含碳量和未溶碳化物的數(shù)量，較難正確反映Ar量對力學性能的影響。

為此，固定奧氏條件，利用奧氏體體化熱穩(wěn)定化處理工藝，以獲得不同Ar量，在此研究了淬火低溫回火后Ar含量對GCr15鋼硬度和接觸疲勞壽命的影響。隨著奧氏體含量的增多，硬度和接觸疲勞壽命均隨之而增加，達到峰值后又隨之而降低，但其峰值的Ar含量不同，硬度峰值出現(xiàn)在17%Ar左右，而接觸疲勞壽命峰值出現(xiàn)在9%左右。

3、淬火鋼中的未溶碳化物

淬火鋼中未溶碳化物的數(shù)量、形貌、大小、分布，既受到鋼的化學成分和淬火前原始組織的影響，又受奧氏體化條件的影響，有關未溶碳化物對進口軸承壽命的影響研究較少。碳化物是硬脆相，除了對耐磨性有利之外，承載時因會（特別是碳化物呈非球形）與基體引起應力集中而產(chǎn)生裂紋，從而會降低韌性和疲勞抗力。淬火未溶碳化物除了自身對鋼的性能產(chǎn)生影響之外，還影響淬火馬氏體的含碳量和Ar含量及分布，從而對鋼的性能產(chǎn)生附加影響。

因此淬火未溶碳化物過多對鋼的綜合力學性能和失效抗力是有害的。適當降低進口軸承鋼的含碳量是提高制件使用壽命的途徑之一。

淬火未溶碳化物除了數(shù)量對材料性能有影響之外，尺寸、形貌、分布也對材料性能產(chǎn)生影響。為了避免進口軸承鋼中未溶碳化物的危害，要求未溶碳化物少（數(shù)量少）、小（尺寸?。?、勻（大小彼此相差很小，而且分布均勻）、圓（每粒碳化物皆呈球形）。應該指出，進口軸承鋼淬火后有少量未溶碳化物是必要的，不僅可以保持足夠的耐磨性，而且也是獲得細晶粒隱晶馬氏體的必備條件。

4、淬火回火后的殘留應力

進口軸承零件經(jīng)淬火低溫回火后，仍具有較大的內(nèi)應力。零件中的殘留內(nèi)應力有利和弊兩種狀態(tài)。鋼件熱處理后，隨著表面殘留壓應力的增大，鋼的疲勞強度隨之增高，反之表面殘留內(nèi)應力為拉應力時，則使鋼的疲勞強度降低。因此，使進口軸承零件淬火回火后表面殘留較大的壓應力，也是提高使用壽命的措施之一。