Page 31 - 理化检验-物理分册2022年第十一期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202211004

GCr15 轴承钢的碳化物不均匀性缺陷

胡伟勇 ,王 峰 ,黄 涛 ,薛 晶 ,柯锦宏 ,梁小燕 ,郦 剑 2

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( 1. 浙江中集轴承公司,绍兴 312600 ; 2. 浙江大学 材料科学与工程学院,杭州 310027 )
摘 要: 根据铬元素质量分数为 1.6% 时垂直截面富铁端的 Fe-Cr-C 三元相图和碳、 铬元素高温
扩散性能, 分析了凝固结晶时材料中碳含量分布的变化过程, 说明了碳化物不均匀性缺陷的形成机
理, 并讨论了碳化物不均匀性缺陷对轴承接触疲劳寿命的影响。结果表明: GCr15 轴承钢的碳化
物不均匀性缺陷包括网状碳化物、 带状碳化物和碳化物液析等, 产生原因为 GCr15 钢液相线和固
相线间隔较大, 导致元素偏析明显, 在凝固结晶过程中产生了碳化物不均匀性。

关键词: GCr15 轴承钢;碳化物不均匀性;带状碳化物;网状碳化物;碳化物液析

中图分类号: TB31 ; TG142.1+1 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 11-0015-04

Carbideinhomo g eneit ydefectsinGCr15bearin g steel

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HU Wei y on g 1 , WANGFen g 1 , HUANGTao , XUEJin g 1 , KEJinhon g LIANGXiao y an , LIJian 2

( 1.Zhe j ian gZhon gj iBearin gCo. , Ltd. , Shaoxin g312600 , China ;

2.SchoolofMaterialsScience& En g ineerin g , Zhe j ian gUniversit y , Han g zhou310027 , China )

Abstract : Accordin g totheverticalsectionofFe-Cr-Cternar yp hasedia g ram with1.6% massfractionof

chromiumandthehi g h-tem p eraturediffusionp ro p ertiesofcarbonandchromium , thechan g ep rocessofcarbon

contentdistributioninthematerialdurin gsolidificationandcr y stallizationwasanal y zed , theformationmechanism

ofcarbideinhomo g eneit ydefects wasex p lained , andtheinfluenceofcarbideinhomo g eneit ydefectsonbearin g

contactfati g uelifewasdiscussed.Theresultsshowthatthecarbideinhomo g eneit ydefectsinGCr15bearin gsteel

includednetworkcarbide , bandcarbideandcarbide-eli q uation.The g a pbetweenli q uidusandsolidusofGCr15steel

waslar g e , whichcausedobviouselementse g re g ation , andthecarbideinhomo g eneit ydefectswerep roduceddurin g

solidificationandcr y stallization.

Ke y words : GCr15bearin gsteel ; carbideinhomo g eneit ydefect ; networkcarbide ; bandcarbide ; carbide-

eli q uation
滚动轴承的摩擦系数小, 起动性能、 转速和承载 滚动轴承正常的失效形式有: 轴承接触面的点
能力高, 传动效率好, 广泛应用于机床、 航空、 汽车、 蚀疲劳、 轴承接触面的磨粒磨损以及轴承的局部塑
铁路等工业机械和民用器具中, 是现代化机械设备 性变形。 GCr15 轴承钢属于高碳过共析钢, 碳元素
的重要基础零件, 现已实现标准化、 系列化、 通用化、 的质量分数一般控制在 0.95%~1.05% , 显微组织
大批量生产。除某些工况须承受轴向推力外, 滚动 为细小而均匀的碳化物分布在隐晶马氏体基体中。
轴承主要承受着周期循环的高压径向载荷, 滚道和 轴承常见的碳化物不均匀性缺陷有: 网状碳化物、 带
滚动体为点接触或线接触, 接触表面的局部瞬时接 状碳化物、 碳化物液析等。当轴承中铬元素含量偏
触应力和接触频率较高。因此, 要求轴承具有高而 高时, 碳化物的不均匀性增大, 导致轴承的接触疲劳
均匀的硬度和耐磨性、 良好的材料纯净度和均匀度。 强度降低, 从而发生早期接触疲劳失效。
研究发现, 当 GCr15 轴承钢中的碳元素质量分
数从 0.95% 增大到 1.06% 时, 网状碳化物平均级别
收稿日期: 2022-05-23
作者简介: 胡伟勇( 1963- ), 男, 高级工程师, 主要从事金属材料
从 1.10 级 增 大 到 1.63 级, 当 铬 元 素 质 量 分 数 从
热处理研究和管理工作
1.35% 增 大 到 1.58% 时, 网 状 碳 化 物 平 均 级 别 从

通信作者: 郦 剑, li j ian48@z j u.edu.cn
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