20#钢管寿命的影响因素及控制方法
20#钢管的早期失效形式,主要有:破裂、塑性变形、磨损、腐蚀、疲劳在正常条件下主要是接触疲劳主要内在影响因素:硬度、强度、韧性、耐磨性、抗蚀性、内应力状态(服役条件之外)
1. 淬火钢中的马氏体
高碳铬钢原始组织:粒状珠光体
淬火+低温回火:淬火马氏体 M中含碳量,明显影响钢的力学性能
GCr15钢淬火M含碳量为0.5%~0.56% 可获得抗失效能力**强的综合力学性能。
M:隐晶马氏体,测得的含碳量是平均含碳量。
2. 淬火钢中的残留奥氏体
高碳铬钢经正常淬火后,可含有8%~20%Ar(残留奥氏体)。
轴承零件中的Ar有利也有弊,Ar含量应适当。
Ar%↑ 硬度、接触疲劳寿命均随之而增加,达到峰值后又随之而降低Ar的有利作用必须是在Ar稳定状态之下,20#钢管如果自发转变为马氏体,将使钢的韧性急剧降低而脆化。
轴承受载较小时:Ar发生少量变形,既消减了应力峰,又使已变形的Ar加工强化和发生应力应变诱发马氏体相变而强化,Ar量增多对接触疲劳寿命的影响减小轴承受载较大时:Ar较大的塑性变形与基体会局部产生应力集中而破裂,从而使寿命降低
3.淬火钢中的未溶碳化物
淬火钢中未溶碳化物的数量、我国经济运行中的积极因素将开始显现形貌、大小、分布受钢的化学成分和淬火前原始组织的影响受奥氏体化条件的影响。
承载时(特别是碳化物呈非球形)与基体引起应力集中而产生裂纹,从而会降低韧性和疲劳抗力。
淬火未溶碳化物影响钢的性能
影响淬火马氏体的含碳量和Ar含量及分布,从而对钢的性能产生附加影响。
淬火未溶碳化物过多对钢的综合力学性能和失效抗力是有害的。
轴承钢淬火后有少量未溶碳化物是必要的 耐磨性 获得细晶粒隐晶马氏体要求未溶碳化物少(数量少)、小(尺寸小)、匀(大小彼此相差很小,而且分布均匀)、圆(每粒碳化物皆呈球形)。
适当降低轴承钢的含碳量是提高制件使用寿命的途径之一。
4.淬火回火后的残留应力
轴承零件经淬火低温回火后,仍具有较大的内应力。
表面残留压应力的增大,疲劳强度随之增高(过大的残留应力可能引起零件的变形)表面残留内应力为拉应力时,则使疲劳强度降低。
5.钢的杂质含量
杂质:非金属夹杂物 有害元素(酸溶)如氧含量越高,氧化物夹杂物就越多钢中杂质对力学性能和制件抗失效能力的影响与杂质的类型、性质、数量、大小及形状有关通常都有降低韧性、塑性和疲劳寿命的作用对于在高应力下工作的轴承零件,必须降低制造用钢的含氧量例外:钢中的MnS夹杂物因形状呈椭球状能够包裹危害较大的氧化物夹杂对疲劳寿命降低影响较小甚至还可能有益。
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45#冷拔无缝钢管的热处理技术
45号冷拔无缝钢管为 优质碳素结构用钢 ,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理 。 热处理温度:正火850,淬火840,回火600。
45号冷拔无缝钢管淬火后没有回火之前,硬度大于HRC55( 可达HRC62)为合格。实际应用的 硬度为HRC55(高频淬火HRC58)。 45号钢不要采用渗碳淬火的热处理工艺。
调质处理后零件具有良好的综合机械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。
冷拔无缝钢管 渗碳处理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件,其耐磨性比调质+表面淬火高。其表面含碳量0.8--1.2%,芯部一般在0.1--0.25%(特殊情况下采用0.35%)。经热处理后,表面可以获得很高的硬度(HRC58--62),芯部硬度低,耐冲击。
如果用45号钢渗碳,淬火后芯部会出现硬脆的马氏体,失去渗碳处理的优点。现在采用渗碳工艺的材料,含碳量都不高,到0.30%芯部强度已经可以达到很高,应用上不多见。0.35%从来没见过实例,只在教科书里有介绍。可以采用调质+高频表面淬火的工艺,耐磨性较渗碳略差。
GB/T8162-2008标准规定的45号钢冷拔无缝钢管热处理制度为850℃正火、840℃淬火、600℃回火,达到的性能为屈服强度≥355MPa。GB/T699-1999标准规定45钢抗拉强度为600MPa,屈服强度为355MPa,伸长率为16%,断面收缩率为40%,冲击功为39J