稀土钇对GCr15轴承钢夹杂物及组织性能的影响

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轴承是机械传动不可或缺的钢铁“关节”,轴承用钢是公认的“钢中之王”,轴承钢的洁净度和均匀性是影响轴承长寿化的主要因素。本论文以GCr15轴承钢为研究对象,通过热力学计算分析及实验室实验,研究了稀土Y对钢中夹杂物及组织性能的影响规律,同时,探讨了稀土Y微合金化处理GCr15钢的热处理工艺。主要研究结果如下:1、通过热力学计算分析及扫描电镜能谱分析,未添加稀土的试验钢中夹杂物主要为Al2O3夹杂物,Mn S夹杂物及以Al2O3为核心析出的Mn S-Al2O3复合夹杂物,Al2O3夹杂在钢液中生成,Mn S夹杂在凝固过程中生成。稀土Y微合金化处理GCr15钢中主要夹杂物为钇氧化物,钇氧硫化物,钇硫化物,以及少量稀土复合夹杂物。在钢中稀土含量较少时,会存在以稀土氧硫化物为核心析出的Mn S-RE2O2S的包裹型复合夹杂物。Y2O3、Y2O2S、YS夹杂物可以在钢液中析出,而Y2S3夹杂物不能在钢液中析出。试验钢中Al2O3夹杂物经稀土改性后转化为稀土氧化物和稀土氧硫化物,稀土试验钢中夹杂物多为小尺寸且形状规则的球形稀土夹杂物。2、通过添加稀土Y,GCr15轴承钢铸态及锻打后珠光体片层间距减小,淬火后奥氏体晶粒尺寸由17.16μm减小到12.09μm,晶粒度由8.44级提高到9.34级。稀土GCr15轴承钢经不同回火工艺处理后,碳化物尺寸、面积分数与回火时间及回火温度都呈正相关。稀土Y的添加可以改善第二相碳化物尺寸及形貌,促进碳化物的球化过程,使其更加细小化、弥散化分布。3、通过添加稀土Y,GCr15轴承钢铸态、锻打及退火态的硬度与其未加稀土的相比都得到明显改善,铸态硬度提高了14.15%,锻打硬度提高了13.69%,退火态硬度提高了3.4%。GCr15轴承钢在不同回火工艺条件下的硬度及冲击性能测试结果表明,当稀土Y含量为86 ppm,回火温度为170℃,保温时间为3 h时,GCr15轴承钢整体性能最佳。
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