Чому зменшення вмісту кисню не може збільшити довговічність підшипникової сталі? Після аналізу вважається, що причина полягає в тому, що після зменшення кількості оксидних включень надлишок сульфіду стає несприятливим фактором, що впливає на довговічність сталі. Лише за рахунок одночасного зменшення вмісту оксидів і сульфідів можна повністю використати потенціал матеріалу та значно збільшити довговічність підшипникової сталі до втоми.
Які фактори впливатимуть на довговічність підшипникової сталі? Вищезазначені проблеми аналізуються таким чином:
1. Вплив нітридів на втомну довговічність
Деякі вчені відзначають, що при додаванні в сталь азоту об’ємна частка нітридів зменшується. Це пояснюється зменшенням середнього розміру включень у сталі. Обмежений технологією, все ще підраховано значну кількість частинок розміром менше ніж 0,2 дюйма. Саме існування цих крихітних частинок нітриду безпосередньо впливає на довговічність підшипникової сталі. Ti є одним з найсильніших елементів, що утворюють нітриди. Має невелику питому вагу і легко плаває. Частина Ti залишається в сталі, утворюючи багатокутові включення. Такі включення можуть викликати локальну концентрацію напружень і втомні тріщини, тому необхідно контролювати появу таких включень.
Результати випробувань показують, що вміст кисню в сталі знижено до рівня нижче 20 частин на мільйон, вміст азоту збільшено, розмір, тип і розподіл неметалевих включень покращено, а кількість стабільних включень значно зменшено. Хоча частки нітриду в сталі збільшуються, частинки дуже малі та розподіляються в дисперсному стані на межі зерна або всередині зерна, що стає сприятливим фактором, так що міцність і в'язкість підшипникової сталі добре узгоджуються, і твердість і міцність сталі значно збільшуються. , особливо об'єктивним є ефект покращення довговічності від контактної втоми.
2. Вплив оксидів на втомну довговічність
Вміст кисню в сталі є важливим фактором, що впливає на матеріал. Чим нижчий вміст кисню, тим вища чистота і довший відповідний номінальний термін служби. Існує тісний зв'язок між вмістом кисню в сталі та оксидів. У процесі затвердіння розплавленої сталі розчинений кисень алюмінію, кальцію, кремнію та інших елементів утворює оксиди. Вміст оксидних включень є функцією кисню. Зі зменшенням вмісту кисню кількість оксидних включень буде зменшуватися; вміст азоту такий самий, як і вміст кисню, і також має функціональний зв’язок з нітридом, але оскільки оксид більш диспергований у сталі, він відіграє таку ж роль, як точка опори карбіду. , тому він не має руйнівного впливу на втомну довговічність сталі.
Через існування оксидів сталь руйнує безперервність металевої матриці, а оскільки коефіцієнт розширення оксидів менший, ніж коефіцієнт розширення несучої сталевої матриці, піддаючись змінному напрузі, легко створити концентрацію напруги та стати походження втоми металу. Більша частина концентрації напруги виникає між оксидами, точковими включеннями та матрицею. Коли напруга досягає досить великого значення, виникають тріщини, які швидко розширюються і руйнуються. Чим менша пластичність включень і різкіша форма, тим більша концентрація напружень.
3. Вплив сульфіду на втомну довговічність
Майже весь вміст сірки в сталі існує у формі сульфідів. Чим вищий вміст сірки в сталі, тим вищий вміст сульфіду в сталі. Однак, оскільки сульфід може бути добре оточений оксидом, вплив оксиду на втомну довговічність зменшується, тому вплив кількості включень на втомну довговічність не пов’язаний абсолютно з природою, розміром і розподілом включення. Чим більше певних включень, тим нижчим має бути довговічність у втомі, а інші впливові фактори необхідно враховувати комплексно. У підшипниковій сталі сульфіди дисперговані і розподілені в тонкій формі, змішані з оксидними включеннями, які важко ідентифікувати навіть металографічними методами. Експерименти підтвердили, що на основі початкового процесу збільшення кількості Al позитивно впливає на відновлення оксидів і сульфідів. Це пояснюється тим, що Ca має досить сильну здатність до сіркоочистки. Включення мало впливають на міцність, але більш шкідливі для в'язкості сталі, а ступінь пошкодження залежить від міцності сталі.
Відомий фахівець Сяо Цзімей зазначив, що включення в сталі є крихкою фазою, чим вище об'ємна частка, тим нижча в'язкість; чим більший розмір включень, тим швидше падає в'язкість. Що стосується в'язкості руйнування відколу, то чим менший розмір включень і чим менша відстань між включеннями, тим в'язкість не тільки не зменшується, але збільшується. Злам від відколу менш ймовірний, що підвищує міцність до відколу. Хтось провів спеціальний тест: дві партії сталі А і В належать до одного типу сталі, але включення, що містяться в кожній, різні.
Після термічної обробки дві партії сталей A і B досягли однакової міцності на розрив 95 кг/мм', а межі текучості сталей A і B були однаковими. З точки зору подовження та зменшення площі, сталь B трохи нижча, ніж сталь A, як і раніше. Після випробування на втому (обертальний згин) виявлено, що: сталь є довговічним матеріалом з високою межею втоми; B — недовговічний матеріал з низькою межею втоми. Коли циклічна напруга зразка сталі трохи перевищує межу втоми сталі А, термін служби сталі В становить лише 1/10 від сталі А. Включення в сталі А і В є оксидами. За загальною кількістю включень чистота сталі А гірша, ніж сталі Б, але частинки оксиду сталі А однакового розміру і рівномірно розподілені; сталь В містить деякі крупночастинкові включення, і розподіл нерівномірний. . Це повністю показує, що точка зору пана Сяо Цзімея правильна.
Час публікації: 25 липня 2022 р