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高性能厚壁轴承钢管对于夹杂物的影响范围

作者: 来源: 日期:2020/2/13 12:47:16 人气:4

高性能厚壁轴承钢管对于夹杂物的影响范围:轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF+VD、电渣重熔(ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)厚壁轴承钢管冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明,VIM+VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%,夹杂物总数量仅为1.54个/mm2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%,夹杂总数量为17.78个/mm2,夹杂物尺寸均小于13μm。LF+VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%,钢中硫和氧的质量比为3.7,夹杂总数量最多为20.73个/mm2,大于13μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。研究了镁处理对铝镇静GCr18Mo轴承钢中夹杂物的改质效果,并建立了改质热力学与动力学模型。厚壁轴承钢管试验结果表明:在1 873 K温度下,采用Al-Mg复合脱氧可将原始钢中的氧含量从120μg/g降低至4.7~17.2μg/g。控制钢液中溶解铝的质量分数在0.03%~0.3%范围内,并提高镁铝加入质量比从1.8→2.2→2.6时,钢中氧活度逐渐降低,厚壁轴承钢管单位面积的夹杂物数量明显减少,主要类型由较大尺寸的团簇Al2O3夹杂改质成为细小且弥散分布的MgO·Al2O3尖晶石与球状MgO夹杂。 旋转弯曲疲劳试验结果表明,LF+VD、ESR和VIM+VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa,引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关,LF+VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS(Oxide)和CaO·Al2O3,ESR冶炼钢的夹杂物有Al2O3和CaO·Al2O3,VIM+VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al2O3和CaS(Oxide)。厚壁轴承钢管依据真实应力因素和疲劳寿命,钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al2O3、MgO·Al2O3、Al2O3、CaS(Oxide)和CaS,夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。

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