【摘 要】
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轴承材料的质量是决定轴承性能的重要因素。为了使航空发动机主轴轴承在高DN值（D-轴承直径;N-发动机转速）、高转速、重载荷以及高温条件下服役,轴承材料需具备较高的表面硬度、断裂和冲击韧性及优异的高温组织稳定性,G13Cr4Mo4Ni4V钢是一种综合性能极佳的高合金钢,具有高疲劳寿命、良好的高温硬度、高强度和高韧性等优点,是目前常用的一种航空发动机高温轴承用钢。本文通过对渗碳G13Cr4Mo4Ni4
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轴承材料的质量是决定轴承性能的重要因素。为了使航空发动机主轴轴承在高DN值（D-轴承直径;N-发动机转速）、高转速、重载荷以及高温条件下服役,轴承材料需具备较高的表面硬度、断裂和冲击韧性及优异的高温组织稳定性,G13Cr4Mo4Ni4V钢是一种综合性能极佳的高合金钢,具有高疲劳寿命、良好的高温硬度、高强度和高韧性等优点,是目前常用的一种航空发动机高温轴承用钢。本文通过对渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢淬火（淬火工艺分别为等温淬火和真空淬火）和回火后,再对其进行尺寸稳定处理,研究稳定处理对微观组织、尺寸稳定性和硬度的影响,主要结论如下:渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢经稳定处理后,通过控制冷处理和热处理温度,得出最佳的稳定处理工艺,其中尺寸的波动与渗碳层次表层尺寸较大的条形碳化物相关。-60℃×2.5h+480℃×2.5h这一工艺的尺寸稳定性最好,通过渗碳层表层的XRD分析,发现随着稳定处理的进行,基本无残余奥氏体峰,渗碳层的基体组织为马氏体和碳化物和少量的残余奥氏体。渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢经两种不同的淬火工艺再进行稳定处理后,渗碳层和心部组织差异主要体现在碳化物的形态和数量上,稳定处理次数对二者组织的影响规律基本一致,但真空淬火后的渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢尺寸稳定性更好。稳定处理后渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢心部的洛氏硬度有所提升,在-60℃×2.5h+480℃×2.5h和-50℃×2.5h+480℃×2.5h的工艺下,随着稳定处理次数的增加,洛氏硬度呈上升趋势,但在-60℃的冷处理温度下,洛氏硬度的波动更小,硬度更加稳定,在-60℃×2.5h+460℃×2.5h和-60℃×2.5h+500℃×2.5h的工艺下,洛氏硬度为先上升后下降,这与马氏体的分解程度以及碳化物的析出程度之间的平衡相关。渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢渗碳层边缘区域维氏硬度较低,经稳定处理后,能有效消除渗碳边缘区域维氏硬度较低的问题。对于-60℃×2.5h+460℃×2.5h的条件下,随着稳定处理次数增加,硬度最高值逐渐减小。-60℃×2.5h+500℃×2.5h的条件下,维氏硬度最高值先减小后增大,这与热处理温度的提高以及碳化物的析出有关。当稳定处理条件为-50℃/-60℃×2.5h+480℃×2.5h后,随着稳定处理的进行,维氏硬度最高值变化没有明显规律。冷处理为-60℃,改变热处理温度后,有效渗碳层均为1.8-1.9mm,当冷处理为-50℃,热处理480℃时,真空淬火处理的渗碳G13Cr4Mo4Ni4V钢有效渗碳层变化明显,在第二次稳定处理达到最高为2.1mm,第三次稳定处理后则变为最低1.7mm。
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