《軸承鋼問題研究開題報告3200字》

開題報告不同冷處理溫度對軸承鋼尺寸穩(wěn)定性的影響一、研究背景軸承是機械組成基本部件之一，軸承鋼的熱處理質(zhì)量是十分必要的[[42]為了有效地提高軸承應用部件的壽命，研究提高。軸承鋼的傳統(tǒng)熱處理工藝主要是退火、正火、淬火和回火，一些軸承鋼如低碳鋼還需要進行低溫冷處理來提高自身的性能。對于軸承鋼CTCrIS來說，其抗拉強度、組織、沖擊功和耐磨性等力學性能受熱處理工藝的影響很大。與常規(guī)淬回火工藝相比，得到貝氏體組織的熱處理過程可以得到組織和性能的最佳匹配，貝氏體處理后，樣品的性能高于淬火+回火處理，此時樣品的尺寸更加穩(wěn)定，淬火處理和貝氏體的變溫熱處理能夠不同程度地減少貝氏體組織的轉(zhuǎn)變時間，又可以提高鋼的綜合力學性能。說明對傳統(tǒng)熱處理工藝的改進是有效果的。8Cr4Mo4V軸承鋼在一些真空熱處理過程中頻繁出現(xiàn)晶粒異常長大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象被稱為“混晶”現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)這種混晶組織的出現(xiàn)，會使材料的脆性大大增加，同時材料的韌性顯著降低。針對8Cr4Mo4V軸承鋼零件在淬火熱處理過程中出現(xiàn)混晶組織的問題，一些實驗數(shù)據(jù)得出一個重要結論，這種異常的組織是由原材料的晶粒度遺傳引起的，采用鍛造的方法可以有效地打破原材料粗大晶粒度遺傳性，再采用補充退火的方法可以有效改善球化退火的效果，進而有效消除這種晶粒異常長大的現(xiàn)象。這一結論對軸承鋼的發(fā)展有重要意義，可以有效提高熱處理工藝。軸承是一種精密的機械基礎件，內(nèi)外環(huán)尺寸的精度會很大程度地影響安裝質(zhì)量和各項性能效的現(xiàn)象軸承在儲存過程中也會發(fā)生尺寸變化，導致軸承在服役過程中出現(xiàn)早期失影響軸承壽命。因此需采用熱處理的方式改善軸承的尺寸穩(wěn)定性。根據(jù)實際金屬材料熱處理的研究可以發(fā)現(xiàn)，實際的熱處理環(huán)節(jié)會在一定程度上造成金屬形變。熱處理過程中的組織轉(zhuǎn)變，例如馬氏體分解、碳化物析出等，以及殘余應力的改變會導致金屬發(fā)生形變，影響后續(xù)的使用性能。眾多學者發(fā)現(xiàn)殘余奧氏體是影響主軸尺寸穩(wěn)定性的關鍵因素。這是因為殘余奧氏體屬于亞穩(wěn)相，容易受到熱處理溫度、時間和殘余應力的作用，以至于向馬氏體轉(zhuǎn)變，殘余奧氏體的體積小于馬氏體，所以相變會使體積膨脹。而馬氏體組織在室溫時效過程和熱處理過程中會析出細小碳化物組織，使體積又發(fā)生緊縮，因此這兩相變的共同作用會導致材料和構件尺寸的不穩(wěn)定。較大的塊狀殘留奧氏體，穩(wěn)定性較低，在應力和應變作用下容易發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，從而影響軸承的尺寸精度;薄膜狀的殘留奧氏體相比于塊狀殘留奧氏體具有更高的穩(wěn)定性，在軸承的服役過程中能更好地緩解應力集中。二、研究意義殘余應力是一種存在于構件內(nèi)部的應力，與工作荷載大小無關。在構件的制造加工過程中幾乎每一步都會產(chǎn)生殘余應力。在構件的實際使用過程中，由于構件內(nèi)部的殘余應力與所受荷載引起的工作應力相互疊加，使得構件發(fā)生二次變形和內(nèi)部殘余應力的重新分布，從而降低構件的剛度和尺寸穩(wěn)定性。在殘余應力與工作溫度等的共同作用下，構件的抗脆化、抗應力腐蝕能力、抗疲勞變形的能力等都會有所下降。因此，殘余應力是影響構件性能的一個重要因素。軸承服役工況復雜，要經(jīng)受摩擦熱以及振動等嚴酷的使用環(huán)境，失效概率相對更大，失效現(xiàn)象和行為也更為復雜，軸承的實際應力場是由加工過程產(chǎn)生的殘余應力場與特定工況下的工作應力場禍合而成。研究殘余應力與尺寸變化之間的關系，以及殘余應力在加工及熱處理過程中的控制措施，有利于控制軸承鋼中的殘余應力，控制軸承出尺寸變化，提高軸承的使用壽命。我國航空發(fā)動機壽命不足問題，主要受限于航空軸承壽命低，穩(wěn)定性差，這種現(xiàn)狀急需改變，而軸承的實際應力分布狀態(tài)是影響其使用壽命的關鍵性因素。為了提高航空軸承的使用壽命、提高使用期間的尺寸穩(wěn)定性，開展軸承鋼熱處理組織與尺寸穩(wěn)定性研究，具有重要的理論意義與實用價值。三、文獻綜述錢坤等人研究發(fā)現(xiàn)，若殘余奧氏體的含量過低，則會減小軸承鋼的韌性，使軸承接觸疲勞壽命下降，若殘余奧氏體含量較高則會影響軸承的尺寸穩(wěn)定性，目前對于軸承尺寸穩(wěn)定性的研究尚有許多不足之處。鋼的熱處理，特別是淬火過程中通常伴隨著大量殘余應力和組織的演變。沈曉輝等研究認為在淬火過程中形成殘余應力是組織轉(zhuǎn)變、溫度及殘余應力三方相互作用的復雜過程，在熱處理過程中總應變的增量包括:彈性應變、組織應變、塑性應變、熱應變和相變塑性應變的增量，期間殘余應力隨淬火時間的延長而增大。王延忠用DEFORM有限元仿真的方法研究認為淬火溫度的升高使齒輪的硬度和強度有所增加，殘余壓應力和變形也不斷增加。尹贏月等研究認為經(jīng)淬火后45鋼表層主要以馬氏體為主，并含有少量鐵素體，而殘余應力分布主要以壓應力為主，其分布趨勢隨著深度增大先減小后增大。胡可軍等發(fā)現(xiàn)淬火開始時軋輥內(nèi)外層溫度差值越大，最終表面與中心處殘余應力越小，反之，殘余應力越大，在熱彈性情況下，軋輥外層表現(xiàn)為拉伸狀態(tài)，芯部表現(xiàn)為壓縮狀態(tài)，芯部材料組織轉(zhuǎn)變對殘余應力分布影響較小，而外部影響較大。王衛(wèi)衛(wèi)等人研究認為軸承套圈的有效壁厚相對較薄。淬火和回火后，很容易產(chǎn)生徑向和軸向尺寸變化和變形，這在工藝設計中是無法預料的。但是，有許多因素會影響套圈的尺寸變化和變形:例如，材料結構不均勻，成分偏析或局部脫碳等，并且由于不均勻而導致相變不平衡。淬火過程中的成分，每個部分不一致的膨脹和收縮會導致變形，從而改變產(chǎn)品的尺寸;淬火后，材料中的殘余奧氏體量過多，隨時間變化，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，使體積和尺寸增大。當工件在加熱過程中放置不合適時，會在外力或自重的影響下沿應力方向發(fā)生變形或彎曲;若是產(chǎn)品設計結構不利于熱處理均勻加熱和冷卻，例如相鄰零件的橫截面有變化，不均勻的熱應力和組織應力會導致工件變形。因此，采用適當?shù)姆椒刂拼慊鸷突鼗疬^程非常重要。Hetzne等通過特定的腐蝕和金相，X射線衍射和反向散射研究了高速鋼中碳化物組織的晶體結構和微觀結構。結果表明，使用特定的腐蝕劑可以獲得良好的金相組織圖和反向散射圖，非常方便觀察碳化物的粒徑和分布。周鶴等研究了高速鋼中典型碳化物的顯微照片。結果表明，高速鋼中的MC型碳化物通常為球形或塊狀，MZC型碳化物通常為層狀或羽毛狀，MAC型碳化物為典型的粗魚骨形，MAC:型碳化物具有大量的遠距離有序堆垛層錯，較大的孿晶數(shù)量。俞峰等研究了高速鋼中的塊狀碳化物，發(fā)現(xiàn)塊狀碳化物的不均勻分布將使鋼的可塑性，韌性，車削性和可焊接性降低。淬火和回火處理后，硬度分布不均勻，從而縮短了工件的使用壽命。參考文獻李昭昆，雷建中，徐海峰，等.國內(nèi)外軸承鋼的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[fJl.鋼鐵研究學報，2016,28(03):1-12.王松，夏云志，于興福，等.尺寸穩(wěn)定處理時8Cr4Mo4V軸承鋼的相變及其對尺寸變化的影響[J].軸承，2019(03):48-51.吝歡，楊卯生，舒佰坡.8Cr4Mo4V高溫軸承鋼潤滑條件下的微動磨損行為[J].材料熱處理學報，2019,40(06):143一154.楊樹新，王嘩，李穎，等.8Cr4Mo4V鋼圓柱滾子外徑面點狀缺陷產(chǎn)生的原因及解決措施[J].軸承，2019(02):35-39.錢坤，李興林，李俊卿，等.高速超精密軸承尺寸穩(wěn)定性與疲勞壽命試驗[J]..軸承，2017(03):22-25.劉蕾，孫劍偉.軸承表面改性技術的研究現(xiàn)狀與展望[J].材料開發(fā)與應用，2019,34(04):84-90.沈曉輝，趙亞瓊，安濤，等.熱處理工藝對車輪殘余應力的影響[J].鋼鐵，2007,42}10}:68-71.王延忠，陳云龍，張祖智，等.基于DEFORM有限元仿真的弧齒錐齒輪熱處理過程殘余應力與變形分析[J].機械傳動，2016(1):148-1s2.尹贏月，張建杰，孫文磊，等.感應加熱淬火對4s鋼銷軸殘余應力分布和疲勞性能的影響[J].金屬熱處理，2018,43(03):230-232.胡可軍，朱福先，陳菊芳，等.高速鋼軋輥差溫熱處理殘余應力的數(shù)值分析[J].金屬熱處理，2019,44(11):204-208.高朋，王東城，卓越，等.NM450級低合金高強度耐磨鋼淬火殘余應力分析[J].鍛壓技術，2019,44(10):157-162.張紅霞.金屬材料熱處理變形的影響因素和控制策略[J].世界有色金屬，2019(02):150+154.李敬民，黃文榮，張小強，等.38CrMoA1鋼尺寸穩(wěn)定性的熱處理工藝研究[J].熱加工工藝，2018,47(12):225-227.王衛(wèi)衛(wèi)，劉瀏，李光贏.冷軋雙相鋼中殘余奧氏體穩(wěn)定性的研究[[J].軋鋼，2019,36(02):31-34+42.HetznerDW,UanGW.Crystallograp坷andmetallograp坷of