?軸承鋼球內(nèi)部質(zhì)量的綜合標(biāo)志是疲勞壽命。一些學(xué)者提出,降低含氧量尚未對軸承鋼球的疲勞壽命起到明顯改善作用。降低含氧量不能提高軸承鋼球疲勞壽命的原因是,在氧化物夾雜物數(shù)量減少后,過量硫化物已成為影響鋼疲勞壽命的不利因素。只有同時(shí)降低氧化物和硫化物的含量,才能充分挖掘材料潛力,大大提高軸承鋼球的疲勞壽命。
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影響軸承鋼球疲勞壽命的原因大致可分為以下幾點(diǎn):
1.氮化物
隨著鋼中氮含量的增加,氮化物的體積分?jǐn)?shù)降低,這是由于鋼中夾雜物的平均尺寸減小所致。由于技術(shù)限制,大量小體積夾雜物顆粒未包括在內(nèi)。這些微小氮化物顆粒的存在直接影響軸承鋼球的疲勞壽命。
Ti是形成氮化物的很強(qiáng)元素之一。它的比重很小,很容易浮起。一些鈦將留在鋼中形成多角度夾雜物。這類夾雜物容易引起局部應(yīng)力集中和疲勞裂紋,應(yīng)控制這類夾雜物的產(chǎn)生。
2.氧化物
鋼中的氧含量是影響材料性能的重要因素。氧含量越低,純度越高,相應(yīng)的額定壽命越長。鋼中的氧含量與氧化物密切相關(guān)。在鋼液凝固過程中,鋁、鈣和硅等元素溶解的氧形成氧化物。氧化物夾雜物的含量是氧的函數(shù)。
隨著氧含量的降低,氧化物夾雜減少;氮含量和氧含量一樣,也與氮化物有功能關(guān)系。然而,由于氧化物在鋼中的分布相對分散,它與碳化物起著相同的支點(diǎn)作用,因此不會(huì)損壞鋼的疲勞壽命。
氧化物的存在破壞了金屬基體的連續(xù)性。由于氧化物的膨脹系數(shù)小于軸承鋼球基體的膨脹系數(shù),在承受交變應(yīng)力時(shí)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,成為金屬疲勞的發(fā)源地。大多數(shù)應(yīng)力集中發(fā)生在氧化物、點(diǎn)夾雜物和基體之間。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到足夠大時(shí),會(huì)出現(xiàn)裂紋,迅速擴(kuò)展并破壞。塑性越低,夾雜物形狀越尖銳,應(yīng)力集中越大。
3.硫化物
鋼中幾乎所有的硫含量都以硫化物的形式存在。當(dāng)鋼中的硫含量增加時(shí),鋼中的硫化物也相應(yīng)增加。然而,由于硫化物可以很好地包圍在氧化物周圍,因此氧化物對疲勞壽命的影響減小。
因此,夾雜物數(shù)量對疲勞壽命的影響不是一定的,它與夾雜物的性質(zhì)、尺寸和分布有關(guān)。夾雜物越多,疲勞壽命不一定越低。其他影響因素需要綜合考慮。在軸承鋼球中,硫化物以細(xì)小的形狀分散并混合成氧化物夾雜,即使用金相方法也難以識別。
試驗(yàn)表明,在原工藝的基礎(chǔ)上,增加鋁的用量對氧化物和硫化物的還原起到了積極的作用。這是因?yàn)殁}具有很強(qiáng)的脫硫能力。夾雜物對鋼的強(qiáng)度影響不大,但對鋼的韌性危害很大,危害程度取決于鋼的強(qiáng)度。