Perché la riduzione del contenuto di ossigeno non può migliorare la durata a fatica dell'acciaio dei cuscinetti? Dopo l'analisi, si ritiene che il motivo sia che, dopo aver ridotto la quantità di inclusioni di ossido, l'eccesso di solfuro diventa un fattore sfavorevole che influisce sulla durata a fatica dell'acciaio. Solo riducendo contemporaneamente il contenuto di ossidi e solfuri è possibile sfruttare appieno il potenziale del materiale e migliorare notevolmente la durata a fatica dell'acciaio per cuscinetti.
Quali fattori influenzeranno la durata a fatica dell’acciaio per cuscinetti? I problemi di cui sopra vengono analizzati come segue:
1. L'effetto dei nitruri sulla resistenza a fatica
Alcuni studiosi hanno sottolineato che quando si aggiunge azoto all'acciaio, la frazione volumetrica dei nitruri diminuisce. Ciò è dovuto alla riduzione della dimensione media delle inclusioni nell'acciaio. Limitato dalla tecnologia, viene ancora contato un numero considerevole di particelle di inclusione inferiori a 0,2 pollici. È proprio l’esistenza di queste minuscole particelle di nitruro che ha un impatto diretto sulla durata a fatica dell’acciaio dei cuscinetti. Il Ti è uno degli elementi più forti nel formare nitruri. Ha un peso specifico ridotto ed è facile da galleggiare. Una parte di Ti rimane nell'acciaio per formare inclusioni multiangolari. È probabile che tali inclusioni causino concentrazione di tensioni locali e cricche da fatica, quindi è necessario controllare la comparsa di tali inclusioni.
I risultati del test mostrano che il contenuto di ossigeno nell'acciaio è ridotto al di sotto di 20 ppm, il contenuto di azoto è aumentato, la dimensione, il tipo e la distribuzione delle inclusioni non metalliche sono migliorati e le inclusioni stabili sono significativamente ridotte. Sebbene le particelle di nitruro nell'acciaio aumentino, le particelle sono molto piccole e sono distribuite in uno stato disperso al confine del grano o all'interno del grano, il che diventa un fattore favorevole, in modo che la resistenza e la tenacità dell'acciaio per cuscinetti siano ben abbinate, e la durezza e la resistenza dell'acciaio aumentano notevolmente. , in particolare l'effetto di miglioramento della durata della fatica da contatto è oggettivo.
2. L'effetto degli ossidi sulla resistenza a fatica
Il contenuto di ossigeno nell'acciaio è un fattore importante che influenza il materiale. Minore è il contenuto di ossigeno, maggiore è la purezza e maggiore è la durata nominale corrispondente. Esiste una stretta relazione tra il contenuto di ossigeno nell'acciaio e gli ossidi. Durante il processo di solidificazione dell'acciaio fuso, l'ossigeno disciolto di alluminio, calcio, silicio e altri elementi forma ossidi. Il contenuto di inclusioni di ossido è una funzione dell'ossigeno. Man mano che il contenuto di ossigeno diminuisce, le inclusioni di ossido diminuiranno; il contenuto di azoto è uguale al contenuto di ossigeno, ed ha anche un rapporto funzionale con il nitruro, ma poiché l'ossido è più disperso nell'acciaio, svolge lo stesso ruolo di fulcro del carburo. , quindi non ha alcun effetto distruttivo sulla durata a fatica dell'acciaio.
A causa della presenza di ossidi, l'acciaio distrugge la continuità della matrice metallica e poiché il coefficiente di espansione degli ossidi è inferiore al coefficiente di espansione della matrice di acciaio del cuscinetto, quando sottoposto a sollecitazioni alternate, è facile generare concentrazione di sollecitazioni e diventare l'origine della fatica del metallo. La maggior parte della concentrazione delle tensioni avviene tra gli ossidi, le inclusioni puntiformi e la matrice. Quando lo stress raggiunge un valore sufficientemente elevato, si verificheranno delle crepe che si espanderanno e si distruggeranno rapidamente. Minore è la plasticità delle inclusioni e più nitida la forma, maggiore è la concentrazione dello stress.
3. L'effetto del solfuro sulla resistenza alla fatica
Quasi tutto il contenuto di zolfo nell'acciaio esiste sotto forma di solfuri. Maggiore è il contenuto di zolfo nell'acciaio, maggiore è il solfuro nell'acciaio. Tuttavia, poiché il solfuro può essere ben circondato dall'ossido, l'influenza dell'ossido sulla vita a fatica è ridotta, quindi l'influenza del numero di inclusioni sulla vita a fatica non è assolutamente correlata alla natura, dimensione e distribuzione delle inclusioni. le inclusioni. Quanto più determinate sono le inclusioni, tanto minore deve essere la durata a fatica e gli altri fattori d'influenza devono essere considerati in modo completo. Negli acciai per cuscinetti, i solfuri sono dispersi e distribuiti in forma fine, e sono mescolati con inclusioni di ossidi, difficilmente identificabili anche con metodi metallografici. Gli esperimenti hanno confermato che, sulla base del processo originale, l'aumento della quantità di Al ha un effetto positivo sulla riduzione di ossidi e solfuri. Questo perché il Ca ha una capacità di desolforazione abbastanza forte. Le inclusioni hanno scarso effetto sulla resistenza, ma sono più dannose per la tenacità dell'acciaio e l'entità del danno dipende dalla resistenza dell'acciaio.
Xiao Jimei, noto esperto, ha sottolineato che le inclusioni nell'acciaio sono una fase fragile, maggiore è la frazione volumetrica, minore è la tenacità; maggiore è la dimensione delle inclusioni, più velocemente diminuisce la tenacità. Per la tenacità della frattura da sfaldamento, quanto minore è la dimensione delle inclusioni e quanto minore è la spaziatura tra le inclusioni, tanto più tenace non solo non diminuisce, ma aumenta. È meno probabile che si verifichi una frattura da clivaggio, aumentando così la resistenza alla frattura da clivaggio. Qualcuno ha fatto un test particolare: i due lotti di acciaio A e B appartengono allo stesso tipo di acciaio, ma le inclusioni contenute in ciascuno sono diverse.
Dopo il trattamento termico, i due lotti di acciai A e B hanno raggiunto la stessa resistenza alla trazione di 95 kg/mm', e i limiti di snervamento degli acciai A e B erano gli stessi. In termini di allungamento e riduzione dell'area, l'acciaio B è leggermente inferiore all'acciaio A è ancora qualificato. Dopo la prova di fatica (flessione rotazionale), si constata che: Un acciaio è un materiale di lunga durata con un elevato limite di fatica; B è un materiale di breve durata con un basso limite di fatica. Quando la sollecitazione ciclica del campione di acciaio è leggermente superiore al limite di fatica dell'acciaio A, la durata dell'acciaio B è solo 1/10 dell'acciaio A. Le inclusioni nell'acciaio A e B sono ossidi. In termini di quantità totale di inclusioni, la purezza dell'acciaio A è peggiore di quella dell'acciaio B, ma le particelle di ossido dell'acciaio A hanno la stessa dimensione e distribuite uniformemente; l'acciaio B contiene alcune inclusioni di particelle grandi e la distribuzione non è uniforme. . Ciò dimostra pienamente che il punto di vista del signor Xiao Jimei è corretto.
Orario di pubblicazione: 25 luglio 2022