轴承钢不同热处理工艺下体积变化的测量研究(2)

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2.2.1 实验原理 10

2.2.2 比容差法取样方法 11

2.2.3 实验仪器 11

2.2.4 实验步骤与方法 11

2.3 X射线衍射实验 13

2.4 尺寸测量实验 14

3 实验结果与讨论 15

3.1 比容差法实验结果 15

3.1.1 GCr15轴承钢不同热处理方式的比容差法结果讨论 15

3.1.2 9Cr18轴承钢不同热处理方式的比容差法结果讨论 20

3.1.3 Cr4Mo4V轴承钢不同热处理方式的比容差法结果讨论 23

3.2 XRD图谱及分析 26

3.3 尺寸测量的实验结果及其分析 30

4 结论 33

致谢 34

参考文献 35

1 绪论

1.1 选题背景

1.1.1 轴承钢简介

轴承钢[1]又称高碳铬钢，具有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。1976年国际标准化组织ISO将一些通用的轴承钢号纳入国际标准，将轴承钢[2]分为：全淬透型轴承钢、表面硬化型轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等四类共17个钢号。当前世界各国所使用的轴承钢主要分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢5大类。其用途主要用于制造滚动轴承的滚珠，滚柱和套筒等，也可用于制作精密量具，冷冲模，机床丝杠、如冲模、量具、丝锥及柴油机油泵的精密偶件。

GCr15钢是轴承钢最主要的钢种[3]，含碳量ωC为1%左右，含铬量ωCr为0.5%-1.65%。高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳ωC为1%左右，含铬量ωCr为1.5%左右。一般以热轧态交货，在轴承制造前需要进行球化退火处理。球化退火的目的是为了降低轴承钢的硬度，有利于切削加工。通过球化退火，可以获得铁素体基体上均匀分布着细小的球状碳化物颗粒组织，为最终淬火+低温回火处理获得隐晶马氏体+细小碳化物组织做准备。我国的轴承钢落后于国外先进水平，主要表现在碳化物颗粒大、碳化物分布不均匀等方面，因此影响了轴承的使用寿命。为了提高我国的轴承钢质量，许多科研院校、企业开展了大量的研究工作，包括轴承钢的洁净化冶炼、轧制、热处理等。

9Cr18 钢属于高碳高铬马氏体不锈钢，淬火后具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性能。该钢适宜制造承受高耐磨、高负荷以及在腐蚀介质作用下的塑料模具。该钢属于莱氏钢体，容易形成不均匀的碳化物偏析而影响模具使用寿命，所以在热加工时必须严格控制热加工工艺，注意适当的加工比。主要用作不锈切片机械刃具及剪切刀具、手术刀片、高耐磨设备零件等。

Cr4Mo4V是一种含钼的高速钢，也是世界各国应用最广泛的一种高温轴承钢。除具有一般轴承钢的特性外，还具有较高的高温尺寸稳定性、高温硬度、高温接触疲惫性能，可长期在低于315℃的工作温度使用。Cr4Mo4V轴承钢主要用作航空发动机轴承和其他耐高温轴承。

碳钢是最常用的普通钢铁材料，冶炼方便、加工容易、价格低廉，而且在多数情况下能满足使用要求，所以应用十分普遍。按含碳量不同，碳钢又分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。高碳钢由于具有高的硬度、强度、耐磨性和较好的导热性能，且价格便宜，因此在工具、刃具、模具、弹簧和重轨等生产领域得到广泛的应用。现代化建设对钢铁材料的强度和寿命提出了更高的要求，为了提高钢的使用性能如高硬度、高耐磨性、高韧性、耐腐蚀性等，往往在碳钢的基础上加入一种或多种合金元素，使钢的组织结构和性能发生变化，从而具有一些特殊性能，这类钢叫做合金钢。经常加入钢中的合金元素有Si、W、Mn、Cr、Ni、Mo、V、Ti等。合金元素的资源相当丰富，除Cr、Co不足，W、Mo、V、Ti和稀土金属储量都很高。本文所讲的高碳钢是含碳量大于0.60%的碳素钢和合金钢的总称。质硬、强度高、淬火硬化性大。属于这类钢的主要是工具钢和滚珠轴承钢。