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轴承微观组织演化规律

发布:2018-09-03 16:41:32  阅读:

 轴承微观组织演化规律

  轴承轧制过程中,在热、力能场驱动下,轴承环微观组织伴随着宏观变形也会发生变化,从而改变轴承环的力学性能。了 解轴承环轧制变形过程中的微观组织演化规律,对于控制轧制改善轴承环性能十分重要。在径向轧制中,由于冷轧和热轧轴承环温度不同,材料组织结构和演化行为也不同,因此下面对冷轧和热轧微观组织演化规律分别进行介绍。

  1. 冷轧微观组织演化规律

  在轴承冷轧时,为了提高轴承钢室温变形能力、降低变形抗力,通常需要对环坯进行球化退火预备热处理,获得由铁素体基体和粒状渗碳体组成的粒状珠光体组织。室温冷轧时,虽然材料不发生再结晶,但是在冷变形作用下,材料铁素体基体和渗碳体的形貌也会发生一定变化。

  1)铁素体形貌

  图为金相测试得到的GCr15轴承环冷轧前后的铁素体晶粒形貌。可以看出,冷轧变形使晶粒形状发生了明显的改变,初始等轴晶粒沿轧制方向伸长,在-一定的轧制变形程度下,晶粒呈现出纤维状条纹,形成纤维组织。

  2)渗碳体形貌

  在冷轧过程中,弥散于铁素体基体上的渗碳体形貌在冷轧变形作用下也会发生变化。图为扫描电镜SEM测试得到的冷轧前后渗碳体形貌。可以看出,冷轧后渗碳体变得更细小,而且分布更均匀。通过分析得知,在冷轧变形作用下,粒状渗碳体会随铁素体基体组织变形而移动,移动后的渗碳体会进行重新分布而使分布状态更均匀。同时,粗大棒状渗碳体沿轧制方向转动或与轧制方向的夹角减小,垂直于轧制方向的棒状渗碳体则容易发生断裂而得到细化。

  2.热轧徽观组织演化规律

  热轧时,环坯加热至奥氏体组织状态进行轧制变形,材料在热、力能场耦合作用下发生再结晶而使晶粒细化,因此对于热轧,主要分析了轧制变形作用下的再结晶和晶粒尺寸演变规律2.30。

  1)动态再结晶

  图为通过有限元模拟得到的径向热轧过程中轴承环动态再结晶体积分数(反映动态再结晶程度)分布情况。可以看出,在轧制过程中,动态再结晶由轴承环内、外表面至心部先后发生,轴承环整体动态再结晶体积分数随着轧制过程进行而逐渐增加,而且内、外表面的动态再结晶体积分数始终大于心部。

  2)静态再结晶

  轴承轧制具有多道次轧制特点,每转轧制中轴承环进人孔型部分因变形作用发生动态再结晶,而离开孔型部分则会在轧制间隙因温度作用发生静态再结晶。

  热轧过程静态再结晶体积分数分布情况如图2.28所示。可以看出,在热轧过程中,静态再结晶首先发生在轴承环心部,随着轧制过程进行,静态再结晶区域逐渐向表层扩展心部静态再结晶体积分数始终最大。

  3)晶粒尺寸

  从图所示的轴承环平均晶粒尺寸变化可以看出,在轧制过程中,轴承环表面晶粒尺寸最先减小,即发生晶粒细化,随着轧制过程进行,轴承环整体晶粒尺寸逐渐减小,晶粒细化程度逐渐增加,而且表面晶粒尺寸始终比心部小,即表面晶粒细化程度大于心部。

  通过上述轴承环冷轧和热轧微观组织演化规律,还可以得知,无论冷轧,还是热轧,由于轧制变形的径向不均匀特点,轴承环表面变形程度最大、组织改善效果最明显,因此表面材料性能强化效果也最好。由此可知,对于轴承轧制,提高轧制精度的作用不但体现为节材、节时等经济效果,而且可以保留更多的经轧制变形强化的表面材料,有利于提高轴承环整体机械性能。

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