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感應(yīng)加熱條件對(duì)軸承鋼性能的影響

高碳合金軸承鋼(SUJ2)整體爐內(nèi)加熱和感應(yīng)加熱各有特點(diǎn)，爐內(nèi)加熱淬火生產(chǎn)效率高，為奧氏體和滲碳體兩相區(qū)淬火；感應(yīng)加熱淬火更節(jié)能，通常采用高溫加熱，硬化始于奧氏體單相區(qū)。為探求Z優(yōu)的感應(yīng)加熱條件，進(jìn)行了各項(xiàng)試驗(yàn)，并與爐內(nèi)加熱產(chǎn)品性能進(jìn)行對(duì)比。

1、試驗(yàn)方法

固溶碳含量影響基體材料的多種性能，但直接測(cè)量碳含量非常困難，因此，采用碳化物面積比，而非固溶碳含量。試驗(yàn)條件見(jiàn)表1（加工狀態(tài)用加熱溫度、碳化物面積比及回火條件在試樣上依次標(biāo)明，如“900-4-180”）。試樣材料為同一批次SUJ2，試驗(yàn)尺寸為φ60 mm ×φ54 mm×15 mm，采用高頻感應(yīng)加熱器對(duì)試樣進(jìn)行加熱。通過(guò)測(cè)試試樣外徑中心區(qū)域溫度進(jìn)行反饋控制，試樣溫度保持不變。加熱完成后用70℃冷卻油進(jìn)行淬火，直至試樣溫度降低至100℃。

表1 感應(yīng)加熱試驗(yàn)條件

感應(yīng)加熱熱處理狀態(tài)的基本特性為：感應(yīng)淬火產(chǎn)品的碳化物分布如圖1所示，不同熱處理?xiàng)l件的顯微組織不同。回火后的硬度、殘余奧氏體含量及原奧氏體晶粒度見(jiàn)表2。

圖1 碳化物分布

表2 回火后的硬度、殘余奧氏體含量及原奧氏體晶粒度

2、Z優(yōu)熱處理?xiàng)l件的選擇

2.1 尺寸變化率試驗(yàn)

230°C下保溫2h，測(cè)量加熱后的尺寸變化率見(jiàn)表3。3種碳化物面積比的試樣均不合格。

圖3 尺寸變化率

2.2 額定靜載荷試驗(yàn)

試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，陰影區(qū)域產(chǎn)品額定靜載荷低于爐內(nèi)加熱產(chǎn)品(風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)為5%)。這意味著當(dāng)1000℃加熱時(shí)，額定靜載減小。

圖2 額定靜載荷

2.3 靜態(tài)斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)

試樣不包括未通過(guò)尺寸變化率試驗(yàn)的試樣和額定靜載荷低的1000℃加熱的試樣。靜態(tài)斷裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，陰影區(qū)域產(chǎn)品靜態(tài)斷裂強(qiáng)度低于爐內(nèi)加熱產(chǎn)品靜態(tài)斷裂強(qiáng)度(風(fēng)險(xiǎn)因數(shù)為1%)。