轴承钢内在质量的综合标志就是疲劳寿命,有学者提出观点:降低氧含量仍未起到大幅度提高轴承钢疲劳寿命的作用。其实只有同时降低氧化物和硫化物含量,才能充分挖掘材质潜力,大幅度提高轴承钢的疲劳寿命。
为什么降低氧含量不能提高轴承钢疲劳寿命呢?在氧化物夹杂量降低以后,多余的硫化物又成为影响钢材疲劳寿命的不利因素。只有同时降低氧化物和硫化物含量,才能充分挖掘材质潜力,大幅度提高轴承钢的疲劳寿命。
那哪些因素影响轴承钢疲劳寿命呢?分享如下:
1、氮化物对疲劳寿命的影响
有的学者指出:钢中增氮,氮化物的体积分数却下降,这是由于钢中夹杂物的平均尺寸减少的缘故,受技术所限,还有相当数量的小于0.2in夹杂物颗粒未计算在内。恰恰是这些微小的氮化物颗粒的存在状态,对轴承钢的疲劳寿命有着直接影响。Ti是形成氮化物的最强元素之一,比重小,易上浮,还会有一部分Ti留在钢中形成多棱角的夹杂物。这种夹杂物容易引起局部应力集中,产生疲劳裂纹,因此要控制此种夹杂物的产生。
试验结果表明:钢中氧含量降至20ppm以下,氮含量有所提高,非金属夹杂物的大小、类型和分布状态得到了改善,稳定夹杂物有明显的降低。钢中氮化物颗粒虽然增多,但其颗粒甚小,并于晶界或晶内呈弥散状态分布,成为有利因素,使轴承钢的强度和韧性得到了良好配合,极大地增加钢的硬度、强度,特别是接触疲劳寿命改善效果是客观存在的。
2、氧化物对疲劳寿命的影响
钢中氧含量是影响材质的重要因素,氧含量越低其纯洁度越高,相对应的额定寿命就越长。钢中氧含量和氧化物有着密切的关系,钢液在凝固过程中,铝、钙、硅等元素溶解的氧形成氧化物。氧化物夹杂含量是氧的函数。随着氧含量的降低,氧化物夹杂将减少;氮含量和氧含量一样,同样和氮化物存在函数关系,但由于氧化物在钢材中分布的较分散,起着和碳化物同样作用的支点作用,所以对钢材疲劳寿命没有起到破坏作用。
钢由于氧化物的存在,破坏了金属基体的延续性,又由于氧化物的膨胀系数小于轴承钢基体膨胀系数,当承受交变应力时,易于产生应力集中,成为金属疲劳的发源地。应力集中多数产生在氧化物、点状夹杂物和基体之间,当应力达到足够大时,就产生裂纹,并迅速扩展而破坏。夹杂物塑性越低,形状越尖棱,则应力集中也就越大。