【摘要】：本文選擇四種不同冶煉工藝——真空脫氣、電渣重熔、真空自耗和雙真空工藝制備的GCr15軸承鋼作為試驗(yàn)原料,進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)和ASPEX夾雜物表征。對(duì)四種工藝制備的GCr15軸承鋼進(jìn)行了高周機(jī)械疲勞試驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)在10~7次疲勞壽命條件下,真空自耗軸承鋼旋彎疲勞強(qiáng)度最高1131MPa,雙真空與電渣工藝次之,分別為1087和1085MPa,由真空脫氣制備的GCr15軸承鋼旋彎疲勞強(qiáng)度最低為1000MPa和1029MPa(新型熱處理工藝)。對(duì)比其力學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),疲勞強(qiáng)度與拉伸極限有良好的正相關(guān)關(guān)系。利用掃描電鏡對(duì)疲勞斷口進(jìn)行表征和分析,結(jié)果顯示由真空脫氣工藝制備的試樣起裂夾雜物平均尺寸為27.1和24.67μm,而導(dǎo)致電渣、真空自耗、雙真空鋼疲勞斷裂的平均夾雜物尺寸分別為13.3、13.83和13.89μm。通過(guò)對(duì)旋彎疲勞斷口的起裂核心夾雜物、裂紋擴(kuò)展魚(yú)眼以及瞬間斷裂區(qū)等疲勞全過(guò)程特征參數(shù)與旋彎疲勞強(qiáng)度以及壽命間關(guān)系研究,發(fā)現(xiàn)了大顆粒夾雜物尺寸(DS)及分布是影響軸承鋼旋彎疲勞強(qiáng)度與壽命的關(guān)鍵因素。同時(shí)對(duì)所有斷口夾雜物成分進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),電渣軸承鋼由TiN作為裂紋源引起疲勞斷裂的試樣約占總數(shù)的50%,而其余試樣大多數(shù)裂紋源為Al-Ca-O-S-Mn組成的復(fù)合球型、類(lèi)球形夾雜物。利用ASPEX掃描電鏡對(duì)四組試驗(yàn)鋼進(jìn)行夾雜物整體檢測(cè)和大尺寸夾雜物檢測(cè)。整體夾雜物檢測(cè)中,單位檢測(cè)面積真空脫氣制備的GCr15軸承鋼中大尺寸夾雜物含量高于其余三組試樣;電渣鋼中夾雜物總數(shù)量最多,但是小尺寸夾雜物占比較高;真空自耗與雙真空工藝中夾雜物數(shù)量與大小均好于其余兩組工藝。對(duì)于大尺寸夾雜物檢測(cè),每種工藝制備的軸承鋼分別進(jìn)行了24塊最大夾雜物搜尋掃描,并將結(jié)果帶入威布爾分布坐標(biāo)紙中,發(fā)現(xiàn)真空脫氣制備的軸承鋼基體中最大夾雜物分布高于其余三組試樣,這與其疲勞斷口夾雜物良好對(duì)應(yīng)。為了對(duì)比疲勞斷口和ASPEX檢測(cè)夾雜物之間的關(guān)系,分別將疲勞斷口夾雜物和ASPEX夾雜物進(jìn)行極值統(tǒng)計(jì)法計(jì)算,發(fā)現(xiàn),兩種方法表征出的夾雜物在整體尺寸區(qū)域位置分布基本相同。而真空脫氣試樣較其余三種工藝夾雜物尺寸和離散度均更大。極值統(tǒng)計(jì)法最大夾雜物預(yù)測(cè)中,由于威布爾分布擬合函數(shù)不具有收斂性,并且會(huì)隨著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的離散度有很大程度波動(dòng),結(jié)合實(shí)際冶煉條件下夾雜物控制技術(shù),預(yù)測(cè)結(jié)果只具備參考意義。
【學(xué)位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.1

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