【摘 要】
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随航空航天技术的发展,要求轴承钢具有高的强韧性能,高的表面硬度,高的耐磨性以及高的抗疲劳性能。BG800轴承钢作为一种渗碳高温不锈轴承钢能够满足日趋复杂服役环境的需要。对钢中高合金含量、多相组织所导致的复杂磨损现象和疲劳行为等问题,基于组织与性能调控的基础上,进行经渗碳后钢的摩擦磨损试验和旋转弯曲疲劳试验,研究钢的摩擦磨损性能、探究其磨损机理和磨损模式;研究钢的旋转弯曲疲劳性能,探究钢的疲劳性能影
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随航空航天技术的发展,要求轴承钢具有高的强韧性能,高的表面硬度,高的耐磨性以及高的抗疲劳性能。BG800轴承钢作为一种渗碳高温不锈轴承钢能够满足日趋复杂服役环境的需要。对钢中高合金含量、多相组织所导致的复杂磨损现象和疲劳行为等问题,基于组织与性能调控的基础上,进行经渗碳后钢的摩擦磨损试验和旋转弯曲疲劳试验,研究钢的摩擦磨损性能、探究其磨损机理和磨损模式;研究钢的旋转弯曲疲劳性能,探究钢的疲劳性能影响因素,揭示了钢的疲劳裂纹萌生机制和扩展机理。渗碳高温不锈轴承钢的调控微观组织与性能研究表明:试验钢经合适的热处理工艺后获得较好的综合力学性能,抗拉强度、屈服强度、冲击韧性和硬度分别为1913MPa、1523MPa、53J和52.1HRC,钢的显微组织为板条马氏体、残余奥氏体和M6C、M2C型碳化物。M6C和M2C碳化物的尺寸和数量对钢的性能具有显著影响。钢的摩擦磨损试样和疲劳试样渗碳层深度分别达到1.4mm和0.8mm,碳化物主要为M23C6和M6C,疲劳试样表面压应力达到408MPa。渗碳高温不锈轴承钢的摩擦磨损性能与微观机制试验结果表明:加载力增加,稳定磨损阶段摩擦系数减小,磨损模式由粘着磨损变为粘着磨损和M23C6颗粒磨粒磨损,磨损体积显著增加;滑动速度增加,磨损模式未发生改变,磨损体积缓慢增加;建立基于加载力和滑动速度的磨损功耗和磨损体积的模型V=2.83F1.5 5vt。模型计算数值与试验测试数据符合良好。加载力增加,磨损体积呈指数增长。滑动速度增加,磨损体积呈线性倍数增长。不同表面加工精度的渗碳高温不锈轴承钢的旋转弯曲疲劳试验结果表明:钢的试样表面加工精度Ra为1.616μm,其中值疲劳强度达到913.3MPa,疲劳断口的主要起裂方式为表面加工缺陷和次表面碳化物起裂,分别占比71.4%和28.6%。钢的试样表面加工精度Ra为0.545μm,其中值疲劳强度达到1026.7MPa,疲劳断口的起裂方式主要为内部碳化物和表面缺口起裂分布占比70.6%和23.5%。循环次数和应力强度因子与表面缺陷特征尺寸、承载应力有关,其中深犁沟形状涉及应力集中而直接影响疲劳循环次数。GBF区面积与循环次数呈正相关,萌生裂纹的应力强度因子越低,疲劳寿命越高。
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