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        軸承零件用高合金鋼的等離子氮化處理

        文章出處:青島豐東熱處理責任編輯:熱處理設備小許查看手機網址
        掃一掃!軸承零件用高合金鋼的等離子氮化處理掃一掃!
        人氣:-發表時間:2016-08-08 09:00【

        長期運行于高溫、高速工況下的軸承,需要滿足高可靠性要求。因此,這類軸承所用材料的清潔度遠好于普通軸承鋼。這種潔凈鋼材能抵抗起源于內部非金屬夾雜物擴展導致的剝落,可獲得更長的壽命。

        不幸的是,軸承并不總是使用潔凈的油進行潤滑,在污染潤滑條件下軸承運行工況可能非??量?。在這種苛刻的工況下,內部剝落發生之前,污染物就會在軸承滾道上造成凹陷,而凹陷會為剝落提供擴展點。在這樣苛刻的情形下,軸承壽命低于內部剝落擴展模式的壽命,而且會受污物數量以及污物尺寸和硬度等各種因素的影響。

        當軸承由于外部污物而失效,故障的發生總是很突然的、不可預料的。由于飛行過程中的發動機故障會造成緊急迫降,這種失效模式對于航空發動機軸承的安全尤其危險。因此,基于經濟因素,需要污染潤滑下的長壽命軸承并延長軸承更換周期。   

        使軸承能有效抵抗潤滑油中外部污物造成失效的技術多種多樣,包括改進熱處理技術。其中一個例子就是表面硬化工藝,其可在軸承滾道表面形成硬化層。等離子氮化,也被稱為離子氮化,屬于低溫氮化處理的一種。因此,相對于高合金鋼氣體氮化的困難而言,等離子氮化由于濺射效應變得相對容易。

        NTN采用M50或M50NiL合金鋼制造用于高溫、高速工況的軸承,等離子氮化工藝合適用于此類高合金鋼。M50或M50NiL合金鋼的化學成分見下表:

          材料

        C

        Si

        Mn

        Ni

        Cr

        Mo

        V

        M50

        0.8

        0.2

        0.3

        0.1

        4.0

        4.3

        1.0

        M50NiL

        0.13

        0.2

        0.2

        3.4

        4.1

        4.3

        1.2

        等離子氮化工藝的試驗結果表明:

        當鋼材中的碳、氮含量之和(質量分數)超過1.7%,易產生晶間沉淀析出物,對軸承零件的質量造成不利影響;

        在抑制晶間沉淀析出物生成的情況下,僅進行氮化處理不能獲得足夠的氮化層厚度,還需要增加擴散處理;        

        即使當擴散溫度低于回火溫度,延長擴散時間也會導致基體鋼材硬度的降低;因此,工件擴散退火過程應在既能獲得足夠的氮化層厚度,又不導致基體鋼材硬度降低的相關工況下進行;      

        等離子氮化及擴散處理可提高鋼材的剝落損傷抗力;        

        經過適當的等離子氮化及擴散處理后,M50和M50NiL試樣的外表面及表層硬度均得到了提高。對比未經等離子氮化及擴散處理的M50和M50NiL試樣,等離子氮化試樣顯著提高了損傷抗力,滾動面有壓痕的試樣也展示出更長的壽命。

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