GCr15轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究
GCr15用于小轴承的热处理工艺流程及其组织结构性能研究
理论分析阶段对实验样品的组织、结构、形貌、性能进行综合分析，与理想理论数据进行对比，给出样品每一步热处理所得到的组织、结构及其性能。
实验报告内容1）名称、本实验的目的、实验方法和步骤、实验结果与分析讨论;2）本实验注重热处理工艺设计，学生应多查资料，注重设计过程，实验只是其中一部分，故实验报告中应包含所查资料相关内容，制订工艺的依据、原理；零件加工工艺流程图、热处理工艺曲线；组织、结构、性能测试分析等内容。
文字部分不少于5000字（不包括图片），报告不少于5页，手写，书写工整（要存档），交纸质和电子版。
GCr15用于小轴承的热处理工艺流程及其组织结构性能研究一、实验目的1. 研究并制定出轴承钢GCr15的热处理工艺流程，并通过对材料组织及性能分析比较工艺方案优缺点。
2. 熟悉金相样品的制备方法，了解金相显微镜、X射线衍射仪等所用的仪器设备的操作使用。
3. 学会整理数据，培养分析问题、解决问题、设计实验以及相互合作的能力。
能够比较全面地、系统地掌握材料制备、化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律。
二、实验方法GCr15是一种最常用的高碳铬轴承钢，经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
GCr15轴承钢用于制作各种轴承套圈和滚动体。
如制作内燃机、电动机车、汽车以及高速旋转的高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈。
轴承制造基本流程轴承套圈加工流程图1. 预备热处理：球化退火作为GCr15钢预备热处理，其主要的目的是由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物聚成球状，达到改善钢材之切削性能、加工塑性、机械韧性等。
球化退火是依靠片状渗碳体的自发球化效果倾向和聚集长大。
渗碳体在高温下开始溶解，会使一片渗碳体断开为若干细的点状渗碳体，弥散分布在奥氏体基体上，同时由于加热温度低和渗碳体不完全溶解，造成奥氏体成分极不均匀。
在随后的缓冷过程中，以原有的细碳化物质点为核心，或由奥氏体的富碳区产生新的碳化物核心，形成均匀而细小的颗粒状碳化物。
45~#钢 GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究
45~#钢 GCr15钢摩擦副的滚动磨损特性研究钢GCr15是一种常用的轴承钢材料，其在摩擦副中具有广泛应用。
本研究旨在探究GCr15钢作为摩擦副材料时的滚动磨损特性。
通过实验方法，观察并记录GCr15钢在不同工况下的磨损情况，以及其与其他材料之间的相互作用。
首先，我们准备了一系列GCr15钢试样，并根据需要裁剪成合适的形状和尺寸。
然后，选取合适的滚动试验设备，将试样装入其中，并设置适当的工作条件。
通过调整试验参数，如负荷、转速和试验时间等，我们可以模拟不同的工作环境和运行状态。
在实验过程中，我们不断观察试样表面的磨损情况，并及时记录下来。
在实验完成后，我们对试样进行了表面形貌分析，使用扫描电子显微镜（SEM）观察磨损痕迹的形态和分布情况。
并使用显微硬度仪对试样进行硬度测试，以了解磨损对材料本身性能的影响。
通过实验数据的分析，我们可以得出不同工作条件下GCr15钢的滚动磨损特性，包括磨损速率、磨损机理等方面的信息。
这些结果将有助于深入理解GCr15钢在摩擦副中的使用性能，为轴承等领域的设计与应用提供有益参考。
此外，为了更全面地研究GCr15钢的摩擦磨损特性，我们还可以考虑引入其他参数，如润滑方式、温度、材料间配对等因素的影响。
这些因素对于摩擦副的磨损行为可能起到重要作用，因此对它们进行适当的调整和控制，可以更准确地评估GCr15钢材料的使用性能以及与其他材料的耦合效果。
另外，为了进一步提高实验数据的可靠性，我们还可以考虑进行多次重复实验，以确保结果的可重复性和稳定性。
这样可以减小实验误差，增加数据的可信程度。
除了实验研究，我们还可以通过数值模拟和理论分析等方法来探究GCr15钢的滚动磨损特性。
通过建立适当的模型和假设，利用计算机软件进行模拟和仿真，可以预测不同工况下的磨损情况，并与实验结果进行对比和验证。
最后，在文中我们可以总结和讨论结果，并提出一些对于提高GCr15钢作为摩擦副材料的使用性能的建议。
浅析我国GCr15轴承钢发展现状与未来展望
浅析我国GCr15轴承钢发展现状与未来展望摘要：运用情报研究的方法，对GCr15轴承钢研究与生产情况进行研究。
研究GCr15轴承钢的相关特性，分析国内、国外GCr15轴承钢生产技术、产品发展现状以及未来GCr15轴承钢行业的发展趋势，并结合大型钢铁企业实际情况提出一些GCr15轴承钢产业发展建议，为今后发展GCr15轴承钢产业提供参考。
关键词：GCr15;轴承钢;产业现状;研究方向1 高碳铬轴承钢的发展现状与质量要求1.1 高碳铬轴承钢的种类及生产工艺过程轴承钢是所有合金钢中要求最严格、检验项目最多的钢种，其质量的高低是衡量一个国家冶金水平的标志。
按化学成分和使用特性，在GB/T221-2000标准中，将轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢(G20CrNi2MoA、G20Cr2Ni4A, G20CrNiMoA )、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等四大类。
而用于制造滚动体的通常为高碳铬轴承钢、高碳铬不锈轴承钢、高温轴承钢。
高碳铬轴承钢是含铬0.6%～1.5%的高碳合金钢，含铬量为0.4%～1.65%，接触时面积小，最大接触应力可达3000～5000MPa，不仅有滚动摩擦而且还有滑动摩擦，承受很高、很集中的周期性交变载荷，所以常常是接触疲劳破坏，接触面出现麻点、剥落。
同时，其塑性加工范围宽，热处理后质量稳定，硬度高且均匀，耐磨性好，接触疲劳强度高，经过球化退火后具有良好的切削加工性能广泛地用于制造轴承。
目前我国采用的高碳铬轴承钢主要有GCr4, GCr15, GCr15SiMn, GCr15SiMo及GCr18Mo。
其中应用最广的是GCr15(占高碳铬轴承钢使用90%以上)，直径25mm以下的滚动体及厚度25mm以下的轴承套圈都是由GCr15制造的。
其冶炼方法有三种:一是电炉流程，电炉一二次精炼一连铸或模铸一轧制;二是转炉流程，高炉一铁水预处理一转炉一二次精炼一连铸一轧制;三是特种冶金流程，真空感应熔炼(VIM)、电渣重熔(ESR)等一轧制或锻造。
GCr15轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究
GCr15轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究本文选择四种不同冶炼工艺——真空脱气、电渣重熔、真空自耗和双真空工艺制备的GCr15轴承钢作为试验原料,进行了旋转弯曲疲劳试验和ASPEX夹杂物表征。
对四种工艺制备的GCr15轴承钢进行了高周机械疲劳试验研究,发现在10~7次疲劳寿命条件下,真空自耗轴承钢旋弯疲劳强度最高1131MPa,双真空与电渣工艺次之,分别为1087和1085MPa,由真空脱气制备的GCr15轴承钢旋弯疲劳强度最低为1000MPa和1029MPa(新型热处理工艺)。
对比其力学数据发现,疲劳强度与拉伸极限有良好的正相关关系。
利用扫描电镜对疲劳断口进行表征和分析,结果显示由真空脱气工艺制备的试样起裂夹杂物平均尺寸为27.1和24.67μm,而导致电渣、真空自耗、双真空钢疲劳断裂的平均夹杂物尺寸分别为13.3、13.83和13.89μm。
通过对旋弯疲劳断口的起裂核心夹杂物、裂纹扩展鱼眼以及瞬间断裂区等疲劳全过程特征参数与旋弯疲劳强度以及寿命间关系研究,发现了大颗粒夹杂物尺寸(DS)及分布是影响轴承钢旋弯疲劳强度与寿命的关键因素。
同时对所有断口夹杂物成分进行分析发现,电渣轴承钢由TiN作为裂纹源引起疲劳断裂的试样约占总数的50%,而其余试样大多数裂纹源为Al-Ca-O-S-Mn组成的复合球型、类球形夹杂物。
利用ASPEX扫描电镜对四组试验钢进行夹杂物整体检测和大尺寸夹杂物检测。
整体夹杂物检测中,单位检测面积真空脱气制备的GCr15轴承钢中大尺寸夹杂物含量高于其余三组试样;电渣钢中夹杂物总数量最多,但是小尺寸夹杂物占比较高;真空自耗与双真空工艺中夹杂物数量与大小均好于其余两组工艺。
对于大尺寸夹杂物检测,每种工艺制备的轴承钢分别进行了24块最大夹杂物搜寻扫描,并将结果带入威布尔分布坐标纸中,发现真空脱气制备的轴承钢基体中最大夹杂物分布高于其余三组试样,这与其疲劳断口夹杂物良好对应。
为了对比疲劳断口和ASPEX检测夹杂物之间的关系,分别将疲劳断口夹杂物和ASPEX 夹杂物进行极值统计法计算,发现,两种方法表征出的夹杂物在整体尺寸区域位置分布基本相同。
GCr15轴承钢工艺改进及性能研究
ＰｒｏｃｅｓｓＩｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＳｔｕｄｙｏｆＧＣｒ１５ＢｅａｒｉｎｇＳｔｅｅｌ
ＷａｎｇＺｈｉ－ｆｅｎｇ１，２，ＲｅｎＨｕｉ－ｐｉｎｇ１，ＦａｎｇＱｉ１
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎ，Ｃｈｉｎａ；
些问题［２］。为了完善 ＧＣｒ１５生产工艺，提升与稳定 产品质量，对化学成分、钢液洁净度及碳偏析、坯料 的质量及轧制温度、斯太尔摩冷却等主要质量控制 因素进行优化；完善工艺流程、工艺参数、各工序质 量控制点和关键指标控制措施等工艺技术指导文 件，并对技术操作进行规范，最终提高了线材的表面 质量并改善了热轧组织。
钢坯运入→成批称重→入库存放→炉前上料→ 钢坯质量检查→单支称重→加热→粗轧→切头尾→ 中轧→预精轧（轧间水冷）→切头尾→精轧（轧间水 冷）→穿水冷却→吐丝成圈→散卷冷却→集卷→切 头尾→压紧打捆→称重挂牌→卸卷→入库。线材在 轧制过程中要严格控制轧制温度和时间。
２ 结果分析与讨论
２．１ 冶炼 炼钢 共 组 织 试 生 产 多 个 批 次，１１８ｍ 定 尺
ＧＣｒ１５是一种高硬度、高耐磨且合金含量较少 的高碳铬轴承钢，经热处理后具有较高的硬度、均匀 的组织、良好的耐磨性、高接触疲劳性，可用作承受 大负荷，要求高耐磨性、高弹性极限、高接触疲劳强 度的机械 零 件 及 各 种 精 密 量 具 冷 冲 模 等［１］。 该 钢 冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形 成白点敏感性大，有回火脆性，在应用推广中存在一
收稿日期：２０１７－１２－１１ 作者简介：王智峰（１９８７－），男，内蒙古包头市人，在读硕士，工程师，现从事生产管理工作。
GCr15钢超长寿命疲劳破坏的机理_李伟
钢 、合金钢和铸铁等金属材料在承受低于其疲劳强 度的交变载荷超过 107 周次后 , 仍然会发生疲劳破 坏 。 因此 , 为了满足工程安全及可靠性设计的要求 , 对材料在 107 周次以后的疲劳行为进行研究具有重 要意义 , 而此时的 疲劳称之为 超长寿命 疲劳(very high cycle fat igue , VH CF)。
按照线弹性断裂力学理论 , 材料内部较小夹杂 物处的应力强度因子幅值 ΔK 低于其表面裂纹扩展 门槛值 ΔK th , 在 夹杂物周 围不会形 成可扩展 的裂 纹 , 可是上述理论对于强度等级较高的高强度钢则 不适用 。 对经渗碳处理的铬-钼钢和铬钢以及镍-铬-
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李 伟 , 等 :GCr15 钢超长寿命疲劳破坏的机理
为 0 .99C , 0 .23Si , 0 .32M n , 1 .50C r , 0 .10Cu , 0.06Ni , 0 .02M o , 0 .02P , 0 .10S 。 试样 的形状及 尺 寸如图 1 所示 。 将试样先在 75 kW 的 RJ75 型电阻 炉里加热 , 其淬火温度为(840 ±5) ℃, 保温时间为 15 min , 接着投入 20 #机油里淬火至 200 ℃;然后在 160 ℃回火 , 时间 2 h , 空冷 。热处理后 , 其组织为回 火马氏体 , 组织中球形碳化物分布均匀 , 见图 2 。
(a) 刀痕引起的破坏 (b) 夹杂物引起的破坏
图 1 试样的形状及尺寸 Fig .1 Shape and dimension of specimen
GCr15轴承钢大变形弹塑性力学性能试验研究
诫脸•脸测GC—5轴承钢犬变形弹塑性力学性能试验研究口吴宇峰口戎嘉琪口余丰宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211摘要：对GC—5轴承钢大变形弹塑性力学性能进行了试验研究，分析了应力三轴度和洛德角对GC—5轴承钢大变形弹塑性力学性能的影响#在研究中，对GC—5轴承钢进行拉伸、压缩、剪切压缩等不同应力状态下的力学性能试验。
通过试验确认,GC—5轴承钢在拉伸和压缩状态下无颈缩现象，发生脆性断裂;在剪切压缩状态下发生韧性断裂，形成大变形#基于力学性能试验，修正Bai-Wierzbizki本构模型的各项参数，并应用有限元软件建立GC—5轴承钢剪切压缩三维模型，进行数值模拟验证。
研究结果表明，同时包含应力三轴度和洛德角可以更好地预测GC—5轴承钢的剪切大变形#关键词：轴承钢大变形力学性能试验中图分类号：TH142.1文献标志码：A文章编号$1000-4998(2021)02-0071-05Abstract:The elastoplastic mechaniccl p—pe—ies of the GC—5be—ng steel under larye defo/nation were expe—sentally studied%and the effects of stress tuaxiality and Lode angle on the elastoplastic mechaniccl p—perties of the GC—5be—ng steel under larye defo—nation were analyzed-In the research%the mechaniccl properties of the GC—5bea—ng steel under diffe—nt stress states such as tension%comp—ssion,and shear compression were tested-It is confi/ned through expe—sets that the GC—5bea—ng steel has no necking phenomenon under tension and compression,and b—ttle fracture occur.Ductile fracture occu—under shear compression,—suiting in larye defo/nation-Based on the mechaniccl testing,the pa—mete—of theBai-Wierzbizki constitutive model were revised,and the fSite element so/wpo was used to establish the3D shear—comp—ssion model of the GC—5bearing steel for v—ficction by nume—ccl sisulation.The resea—h results show that when stress tWaxiality and Lode an/e are contained at the same Use,the larye shear defo/nation of the GC—5bearing steel can be predicted in a bl W r way.Keywordt:Bearing Steel Large Deformation Mechanical Property Experimeet1研究背景GC—5轴承钢广泛应用于轨道交通、航天航空、建筑等领域，容易产生结构碰撞、挤压等现象*GC—5轴承钢在发生碰撞时，会形成高温、高压等物理现象*在高温高压下，材料会产生大塑性变形，甚至断裂破坏*因此，研究适用于GC—5轴承钢大变形的本构关系，确定本构关系中的材料参数，具有重要意义*针对金属材料的大变形,Rittel等⑴提出一种新的剪切压缩试样，并进行数值模拟*研究表明，这一试样的应力状态是三维的，而不是简单的剪切受力*Do—goy等⑵对Rittel等提出的剪切压缩试样进行改进，然后对试样进行剪切压缩和剪切拉伸试验*结果表明，剪切拉伸大变形失效行为与剪切压缩有明显不同*材料大变形引起的延性断裂力学行为与多种因素有关，包含复杂的物理机制，从微观角度解释分为孔洞的形核、长大、聚合、裂纹伸展四个阶段*国内外学者从大量试验中发现应力三轴度是影响孔洞发展的一个重要因素*Rico 等⑶研究发现材料所受的静水压力对孔洞的长大有重要影响，并提出了孔洞增长理论*基于孔洞增长理论，研究人员提出了一系列本构模型，如空穴增长模型、应力修正临界应变模型、Johnson-Cook模型〔一6〕等*但是，这些本构模型都只考虑应力三轴度的影响，而并未考虑复杂应力状态对材料大变形的影响*事实上，在研究中应当同时考虑应力三轴度和洛德角因素*Xue Liang等一8］通过不同应力状态的力学试验，对比发现浙江省教育厅项目（编号:Y201940908）;宁波市自然科学基金资助项目（编号：2019A610172）诫验■栓测偏应力的第三不变量也是影响孔洞发展的重要参数。
塑性变形后碳钢扭转疲劳极限与弯曲疲劳极限的关系
塑性变形后碳钢扭转疲劳极限与弯曲疲劳极限的关系塑性变形后碳钢扭转疲劳极限与弯曲疲劳极限的关系苗德华【期刊名称】《天津职业技术师范大学学报》【年(卷),期】2011(021)003【摘要】应用疲劳试验机对退火后15号和45号碳钢及其各自3种塑性变形材料进行了回转弯曲及扭转疲劳实验，讨论了在相同塑性变量的条件下，两种钢材的扭转疲劳极限与回转弯曲疲劳极限之间的关系。
实验结果表明：15号和45号钢的扭转与弯曲疲劳极限的比，分别为0．53～0．57和0．57～0．58，即塑性变量相同的情况下，含碳量高的材料其疲劳极限比也较高；相同含碳量的情况下，塑性变形量较小时其疲劳极限比较低。
%Rotary bending and torsional fatigue test has been performed to investigate the relationship of torsion and bending fatigue limit after plastic deformation by fatigue machine. Two kinds of typical carbon steel after annealing and their three kinds of materials after plastic deformation, have been employed as tested materials. The results summarized are as follows： the ratio of torsion and bending fatigue limit of kinds of 15# and 45# steels are 0.53-0.57and 0.57-0.58, which means the higher the carbon content is, the higher the fatigue limit; the smaller plastic deformation is, the lower its relatively fatigue limit.【总页数】4页(1-4)【关键词】碳铜;塑性变形;扭转;弯曲;疲劳极限【作者】苗德华。
GCr15轴承钢的接触疲劳寿命影响因素
作者简介 : 王洪刚 , 男 , 45 岁 , 汉族 , 本科文化 , 学士学位 , 高级工程师。
1
黑
龙
江
冶
金
第 29 卷
试验结果表明: 钢中氧的质量分数降至 20ppm 以下, 氮的质量分数有所提高, 非金属夹杂物的大 小、 类型和分布状态得到了改善, 夹杂物有明显的 降低。钢中氮化物颗粒虽然增多 , 但其颗粒甚小 , 并于晶界或晶内呈弥散状态分布 , 成为有利因素 , 使轴承钢的强度和韧性得 到了良好配合, 极大地 增加钢的硬度、 强度 , 特别是接触疲劳寿命改善效 果是客观存在的。
收稿日期 : 2009- 04- 02
1 氮化物对疲劳寿命的影响
有的学者指出 : 钢中增氮 , 氮化物的体积分数 却下降 , 这是由于钢中夹杂物的平均尺寸 减少的 缘故 , 受技术所限, 还有相当数量的小于 0. 2 m 夹 杂物颗粒未计算在内。恰恰是这些微小氮化物颗 粒的存在状态, 对轴承钢的疲劳寿命有着 直接影 响。Ti 是形成氮化物的最强元素之一 , 比重小, 易 上浮, 还会有一部分 Ti 留在钢中形成多棱角的夹 杂物。这种夹杂物 容易引起局部应力集中 , 产生 疲劳裂纹, 因 此要控制此种夹杂物的产生。氮化 钛为间隙相, 如果从电子因素对间隙相的 影响来 看, 通常的 规律认为 过渡元素 的 3d 层 电子数 越 少, 同 C 、 N 的亲合力越大, 形成的碳化物或氮化物 就越稳定 , 这种稳定的碳化物或氮化物的间隙相 , 具有金属 链的特 征, 熔 点高、 硬度 大。作 者观 察 到: T iN 或 Ti( CN) 的显微颗粒 ( 500 ∀以下 ) 呈弥散分 布于显微组织的晶内或晶界。因为 N 和 Al 也有 极强的亲合力 , 所以也可观察到 AlN 的显微颗粒。
高铬轴承钢出现屈式体的原因分析及解决-机械设计制造及其自动化
高铬轴承钢出现屈氏体的原因分析及解决摘要经理论分析，在Cr偏少，同时Mn、Si含量也局部偏少时，在后续淬火热处理过程中，此处在降低过热敏感性的同时，还使C曲线左移，减少了转变马氏体的冷却时间，极易造成局部屈氏体的产生。
改进淬火油的最大冷速，将油的冷速提高到100℃/S以上；提高搅拌器的功率提高冷却能力；另外把淬火的副油箱与主油箱接通，改为油箱的一部分，从而改善油槽东侧的油流循环；对于格栅重新开锯齿槽，增加滚子与油的充分接触，提高接触部位的冷却能力。
以上措施可减少屈式体的产生。
关键词：屈氏体；冷却目录前言 (3)第1章零件加工介绍 (4)第1.1节零件选用材料 (4)第1.2节零件热处理加工流程 (6)第1.3节屈氏体简介 (10)第2章西宁轴承钢滚子屈氏体实例 (11)第2.1节实验部分 (11)2.1.1 总体情况介绍 (11)2.1.2 第一次实验情况 (11)2.1.3 第二次实验情况 (14)2.1.4 19渗碳生产线+24转炉淬火生产线线试实验情况 (15)2.1.5 19线连续实验情况 (16)2.1.6 各实验的对比分析 (17)第2.2节西宁特钢钢材生产情况调查及实验情况 (19)2.2.1 涉及的炉号生产日期情况 (19)2.2.2 检验情况 (19)2.2.2 西宁特钢、大冶特钢、上钢五厂的原材料的质量对比 (19)第2.3节实验小结 (26)第3章淬火屈氏体原因分析及改进措施 (26)第3.1节淬火油最大冷却速度的影响及改进措施 (26)第3.2节淬火温度的影响及改进措施 (27)第3.3节淬火槽的搅拌系统 (27)第3.4节装料方式及格栅的影响及改进措施 (29)第3.5节材料的影响及改进措施 (30)第3.6节改进措施总结 (31)结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)前言随着现在经济和科技的发展，旋转类零件越来越多地应用于我们的日常生活和生产中，对于旋转类零件首推轴承，而轴承在生产生活中有及其广泛的应用，从医疗器械到工程机械都会大量用到轴承，因此对轴承零件的质量控制就极其重要。
Gcr15性能
GCr15材质化学成份o来源：公司时间：2010-10-31 21:11:43GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。
经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。
实际就是Cr15。
GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。
耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。
在滚珠轴承制造中，用以杂质壁厚12mm.外径<250mm的H级至C级的轴承套，直径25.4-50.8mm的钢球；直径<22mm的滚子，此外也可用作承受大负荷.要求高耐磨性.高弹性极限.高接触疲劳强度的其他机械零件及各种精密量具冷冲模等。
如机床的滚珠丝杆，涡轮喷气发动机喷嘴的喷口.柱塞.活门.衬套等。
[1]化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05 Mn：0.25-0.45 Si：0.15-0.35 S：<=0.025 P:<=0.025 Cr:1.40-1.65 Mo:≤0.10 Ni:≤0.30 Cu:≤0.25 Ni+Cu≤0.50[2]GCr15材质热处理其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。
热处理工艺参数： 1.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207 2.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229 3.正火：900-920度加热，空冷——HB270-390 4.高温回火：650-700度加热，空冷——HB229-285 5.淬火：860度加热，油淬——HRC62-66 6.低温回火：15 0-170度回火，空冷——HRC61-66 7.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理+150度至+160回火，空冷——HRC≈67GCr15材质生产制造方法对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布，因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。
基于35CrMoGCr15摩擦副的疲劳磨损机理研究
基于35CrMo/GCr15摩擦副的疲劳磨损机理研究疲劳磨损是一种重要的磨损机制,广泛存在于机械运动的多种磨损模式当中。
抽油机横梁支撑轴与无内圈滚针轴承的滚针构成的35Cr Mo/GCr15摩擦副,在滚动和滑动中均存在疲劳磨损。
本文针对35Cr Mo/GCr15摩擦副的疲劳磨损问题,根据剥层理论、接触理论和分形理论,采用往复滑动磨损试验、压缩疲劳试验和环块磨损试验和有限元法,分别从滑动磨损、塑性接触、微凸体碰撞和微凸体疲劳损伤层面,研究了35Cr Mo/GCr15摩擦副的磨损特性、接触力学行为、疲劳损伤,分析了疲劳磨损机理。
主要研究成果如下:(1)采用往复滑动磨损试验,分析了磨损体积的影响因素,研究了35Cr Mo/GCr15摩擦副的滑动磨损机理和疲劳机制。
往复滑动频率f和交互作用P×f对35Cr Mo块试样的磨损体积均有影响,其影响程度依次为载荷P(50.70%)、交互作用P×f(30.42%)往复滑动频率f(17.30%)。
发现不同试验条件下,滑动磨损机理有所区别,剥层磨损在载荷与频率同时最大的试验条件时出现,粘着磨损、氧化磨损、磨粒磨损会同时出现;认为滑动磨损中的疲劳机制为应变疲劳和剥层磨损,其主要原因是接触表面层的塑性变形引起的材料裂纹萌生、扩展和断裂。
(2)采用压缩疲劳试验和滑动磨损试验,分析了35Cr Mo块试样塑性接触面积Arp和塑性接触面积比率Arp/Ar与磨损量以及疲劳机制的关系。
认为塑性接触面积比率的变化量δArp/Ar可以描述磨损量的变化,Arp/Ar变化越大,磨损量也越大。
塑性接触面积的减少的原因是由材料的应变疲劳和剥层磨损引起的塑性变形区域材料剥落。
(3)建立了微凸体接触和碰撞有限元模型,仿真模拟了35CrMo/GCr15摩擦副滑动磨损过程中微凸体的碰撞。
分析了微凸体碰撞对完全弹性接触状态、弹塑性接触Ⅰ、Ⅱ区和完全塑性接触状态时微凸体的应力分布和应变分布。
高铁用GCr15轴承钢的热处理工艺研究进展
高铁用GCr15轴承钢的热处理工艺研究进展张毅;柴哲;孙慧丽;田保红;刘勇;安俊超;宋克兴【期刊名称】《有色金属材料与工程》【年(卷),期】2017(038)006【摘要】轴箱轴承作为高速列车的关键部件,其性能及可靠性越来越受重视.高碳铬轴承钢是应用最广泛的铁路轴承使用材料.介绍了代表钢种GCr15钢的常规热处理工艺及疲劳失效,论述了热处理新技术,包括贝氏体等温淬火、TD渗金属技术、高能束表面热处理等.新技术的运用进一步提高GCr15钢轴承性能,对相关技术产业的发展具有推动作用.【总页数】7页(P356-362)【作者】张毅;柴哲;孙慧丽;田保红;刘勇;安俊超;宋克兴【作者单位】[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;[3]有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳471003;;[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;;[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;;[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;[3]有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳471003;;[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;[3]有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳471003;;[2]洛阳理工学院材料科学与工程学院,河南洛阳471003;;[1]河南科技大学材料科学与工程学院,河南洛阳471003;[3]有色金属共性技术河南省协同创新中心,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】TG161【相关文献】1.高铁用GCr15轴承钢的热处理工艺研究进展 [J], 张毅;柴哲;孙慧丽;田保红;刘勇;安俊超;宋克兴2.高铁用结构钢淬透性及热处理工艺试验 [J], 苏立武3.GCr15轴承钢热处理工艺对K1C及da/dN的影响 [J], 梅亚莉;李旗号4.基于BP神经网络的高铁弹条热处理工艺优化 [J], 刘飞香;陈娴5.高铁车轴用34CrNiMo6钢的热处理工艺研究 [J], 谢帅因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
GCr15轴承钢高温变形后控冷工艺的研究
GCr15轴承钢高温变形后控冷工艺的研究赵宪明;孙艳坤;吴迪【摘要】轴承钢棒材轧后温度较高导致的网状碳化物析出严重影响我国高质量轴承钢生产.在热模拟试验机上对GCr15轴承钢进行了试验研究,分析了不同控冷工艺参数对GCr15轴承钢二次碳化物的析出和珠光体转交的影响.研究表明,GCr15轴承钢经980℃高温变形后快速冷却,随着冷却速度的增加,晶界处二次碳化物由半网状分布、短棒状分布到最后弥散析出,珠光体球团直径和片层间距减小,并有退化珠光体生成.轴承钢中退化珠光体组织的出现,是由于其热变形后快速冷却,抑制了先共析碳化物在冷却过程中的过早析出造成的.较合理的冷却工艺是GCr15轴承钢高温变形后快速冷却到700℃,再以3℃/s的冷却速度进行冷却.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2010(018)002【总页数】5页(P216-220)【关键词】GCr15轴承钢;热模拟;高温变形;控制冷却;二次碳化物【作者】赵宪明;孙艳坤;吴迪【作者单位】东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110004;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110004;东北大学,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳,110004【正文语种】中文【中图分类】TG333.7轴承在机械产品和工程结构中应用十分广泛，轴承钢组织中碳化物的尺寸、形态和分布直接影响其接触疲劳强度和力学性能.GCr15轴承钢在轧后奥氏体状态下的冷却过程中，有二次碳化物析出，并在奥氏体晶界形成网状碳化物.如何降低网状碳化物级别，是热轧轴承钢急需解决的重大问题之一［1］.钢材热变形后通过控制冷却可以改善其组织性能，细化奥氏体晶粒，抑制或延迟碳化物在冷却过程中的过早析出［2］.近年来，在轴承钢生产领域，运用控轧控冷工艺解决网状碳化物严重析出问题已经开展了大量的工作，并取得一定的成果.轴承钢的轧后超快速冷却能够使碳化物微细、弥散析出［3］.GCr15滚动轴承钢原始组织中碳化物的弥散均匀分布，直接提高其使用寿命 .本文以建立的CCT曲线为依据，对轴承钢热变形后不同冷却工艺进行模拟，分析了高温变形后冷却速度对轴承钢组织的影响，以期抑制轴承钢网状碳化物的析出，得到细小片层状珠光体组织.试验所用材料为由GCr15轴承钢棒材经过线切割制成Φ8 mm×15 mm圆棒，化学成分如表1所示.试验钢连续冷却转变曲线的测定和高温变形后快速冷却工艺模拟分别在Gleeble1500热模拟试验机和东北大学国家重点实验室自主研发的MMS-300多功能热力模拟试验机上进行，试样两端涂抹石墨粉以减少端部摩擦所造成的鼓肚效应.热模拟试验后将试样沿横向在靠近热电偶焊点处剖开，磨抛后采用4%硝酸酒精溶液腐蚀制成金相试样，组织观察在LEICA DMIRM多功能金相显微镜和FEI-Quanta 600扫描电镜上进行.对高温变形后不同冷速下的试样在1/2半径处进行布氏硬度试验.为了准确分析采用不同冷却速度对二次碳化物析出的影响，对热变形后不同冷却速度连续冷却到室温的试样进行淬-回火试验，经4%硝酸酒精溶液深腐蚀，挑选网状碳化物最严重区域，按照GB/T18254-2002进行网状评级.首先对GCr15钢进行CCT曲线的测定.将试样以10℃/s加热至奥氏体化温度1100℃，保温300 s后以10℃/s冷却至不同的变形温度，进行不同变形量单道次压缩变形，然后分别以不同连续冷却速度0.5、1、2、3、4、5、8、10、20、40、200℃/s冷却至室温.其中，变形温度(θ)和变形量(ε)分别为980℃和40%，变形速率为5/s，试验工艺如图1(a)所示.然后对其高温变形后快速冷却工艺进行模拟试验.将试样以10℃/s加热到1100℃，保温300 s后以10℃/s冷却至980℃，在980℃进行变形量为 40%的压缩变形，再以10℃/s的冷却速度冷却到700℃后，分别以不同冷却速度连续冷却到室温.具体试验工艺见图1(b).图2(a)为GCr15轴承钢980℃在40%变形条件下的CCT曲线.其中A、C、P分别代表奥氏体、碳化物和珠光体.对其高温变形后分别以1、3、5℃/s的冷却速度冷却室温，其冷却路径示意图见图2(b)中的粗线箭头.GCr15轴承钢高温变形后以10℃/s冷却到700℃，再分别以1、3、5℃/s冷却速度(v)冷却至室温的金相组织如图3所示.图3中，GCr15轴承钢高温变形后以10℃/s冷却到700℃，在接下来的冷却过程中，随着冷却速度的增加，晶界处二次碳化物析出减少.冷却速度为1℃/s时，呈网状连接的二次碳化物在晶界处仍隐约可见(图3(a));冷却速度增加到3℃/s时，晶界处仍有少量白色二次碳化物析出，但晶界处二次碳化物为短棒状，且网状结构已极大的减轻(图3(b));冷却速度达到5℃/s时由于冷却速度较快，在珠光体转变区域停留时间过短，残余奥氏体没有完全发生珠光体转变，室温组织如图3(c)所示，其中灰黑色基体组织为珠光体，灰白色块状组织为淬火马氏体和残留奥氏体组织，晶界处没有发现白色网状二次碳化物析出.图4为以不同冷却速度冷却到室温后对应的扫描电镜照片.图4中，GCr15钢高温变形后冷却速度为1℃/s时，扫描电镜下可以看到晶界处呈较为明显的网状分布的二次碳化物，而且，由于冷却速度相对较慢，珠光体球团直径和组织片层间距相对较大(图4(a));冷却速度为3℃/s时，不仅网状二次碳化物分布不再明显，而且，珠光体球团直径和片层间距相对减小(图4(b));冷却速度为5℃/s时，组织中已看不到网状二次碳化物，得到马氏体和珠光体的混晶组织(图4(c)).将上述的GCr15钢试样淬火-回火，其金相组织如图5所示.从图5可以看到，试验钢经淬-回火后深腐蚀，其组织为黑色回火马氏体及其上分布的白色二次碳化物.随着冷却速度变化，其基体上分布的白色碳化物数量和形状也发生变化.冷却速度1，3，5℃/s所对应的二次碳化物网状级别依次为4，2～3，1～2.热变形后以1℃/s连续冷却到室温，二次碳化物呈现不完整的网状分布，网状级别为4级;冷却速度为3℃/s时，由于冷却速度增加，二次碳化物析出量减少，网状趋势大大减弱，组织中二次碳化物已大部分呈断续的短棒状甚至点状，少部分由网状变为条状分布，评定级别应在2～3;冷却速度进一步增大达到5℃/s时，二次碳化物虽未完全弥散分布，但至多呈现点条状分布，完全看不到网状结构，网状级别在1～2级，达到标准.硬度测试表明，GCr15轴承钢980℃高温变形后分别以1℃/s冷却速度冷却，其布氏硬度最低，平均为HB354;以3℃/s冷却，其布氏硬度明显升高，平均为HB360;而以5℃/s冷却时，其布氏硬度最高，平均值达HB373.这是由于试样中晶界处二次碳化物随连续冷却速度增加依次从半网状、短棒状到弥散分布演化的结果.GCr15轴承钢属于过共析钢，由于碳含量较高，自奥氏体区连续冷却过程中，随着温度降低，将导致碳从过饱和奥氏体中析出，形成富铬的碳化物，即首先从奥氏体中析出先共析二次碳化物.通常，这种二次碳化物会优先在晶界上以仿晶界型网状形式排列形核长大［5］.二次碳化物的析出主要取决于冷却速度，其析出的数量不仅与碳在奥氏体中的过饱和度有关，而且与碳化物形成元素在奥氏体中的扩散条件有关.轴承钢中C、Cr等元素的扩散受温度影响很大.这些元素沿奥氏体晶界的扩散速度远远大于晶内扩散速度(相差102～103倍)，这也是二次碳化物多沿晶界析出，从而形成断续或者连续的网络状组织的原因.通过对CCT曲线分析可知，GCr15钢在热变形后的连续冷却过程中，二次碳化物析出主要温度区域为850～700℃，珠光体转变主要温度区域为750～500℃(图2).GCr15轴承钢在连续冷却过程中，当冷却速度缓慢时，由于晶界处缺陷多，C、Cr等碳化物形成元素在缓慢冷却过程中首先扩散到晶界处，在晶界处聚集长大、并置换铁形成Cr的合金碳化物，这些合金碳化物大量析出并连接成骨骼状紧密网状组织，形成网状碳化物.随着冷却速度增加，虽然仍然有C、Cr元素会向晶界处扩散并在晶界处聚集长大，但由于冷却速度增大，在二次碳化物析出区停留时间减小，C、Cr在高温区扩散时间减少，因此，晶界处析出的二次碳化物数量减少.试验钢高温变形后快速冷却至700℃以下，冷却速度足以快速通过二次碳化物析出温度区，然后减慢冷却，将使过冷奥氏体在珠光体转变温度区域完全发生珠光体转变.轴承钢晶界处二次碳化物随连续冷却速度增加而发生的形态变化，根据第二相强化理论，位错线以奥罗万模型绕过钢中的这种二次碳化物(第二相)质点，显然，随着相邻质点的间距减小，位错线的运动阻力增加，即质点的数量越多、越弥散，轴承钢的强度和硬度越高.当GCr15轴承钢试样以5℃/s冷却时，晶界处二次碳化物分布相对最为弥散(图5(c))，强度最高.由于硬度值是表征材料强度和韧性等一系列不同物理量组合的一种综合性能指标，因此，表现出了随冷却速度增加，试样中布氏硬度平均值增高的变化趋势.通常，过共析钢在发生珠光体转变前，会有先共析渗碳体的析出，即发生先共析转变.平衡状态下先共析碳化物的析出温度和成分范围表明，当过饱和奥氏体快速冷却到相变点以下的区域时，则会因同时对铁素体和渗碳体过饱和而直接进行珠光体转变［6］.GCr15轴承钢高温变形后快速冷却至700℃以下，抑制了先共析碳化物的析出.由700℃至室温，以1℃/s冷却速度冷却，由于冷速相对较慢，钢在700℃以下相对较高的温度停留时间较长，发生先共析碳化物的析出，并在缓慢冷却过程中沿晶界处聚集长大并连接成网状形成网状碳化物，剩余奥氏体中含碳量则不断降低到共析点时才发生珠光体转变.由于碳化物在700℃以上的高温尚来不及析出，因此，碳化物网状结构并不十分明显.以3℃/s冷却时，由于冷速相对加快，过冷奥氏体在先共析碳化物析出区停留时间减少，虽然不能完全抑制先共析碳化物的网状析出，但先共析碳化物析出量明显减少，碳化物网状结构极大的减弱.以5℃/s冷却，由于冷速很快，阴影区浓度差值变大，则珠光体转变前先共析碳化物的析出及聚集长大非常困难，网状碳化物的析出被完全消除，GCr15钢由700℃被过冷到阴影区将同时析出铁素体和渗碳体，形成伪珠光体组织，达到了抑制网状碳化物析出的目的.上述网状碳化物析出的原理可以通过图2中的CCT曲线，在不同冷却速度条件下各相的析出过程得到合理的解释.GCr15轴承钢在980℃经40%的压缩变形，变形过程中所消耗的功，部分以形变储能形式存在，造成晶体点阵畸变和位错密度的增高，有利于C和Fe原子的晶体点阵重构，变形使能量升高，相变驱动力增大.同时，GCr15钢在700℃冷却速度加快，过冷度增大，亦使珠光体的相变驱动力增大.所以，珠光体的形核率增大.此外，变形在奥氏体中形成变形带，变形带可以起到分割奥氏体晶粒的作用，即奥氏体晶粒内部产生的变形带可以将奥氏体晶粒分割成几个小区域，因而增加了珠光体晶核的形核部位［7-8］.变形对相变的加速作用还由于奥氏体晶界会发生应变集中，从而提高了晶界上珠光体晶核的形核率.因此，奥氏体向珠光体转变时珠光体晶核不仅可以在原奥氏体晶界上生成，而且可以在奥氏体晶粒内部生成，单位体积内晶界面积增大，达到了细化晶粒的目的，珠光体团尺寸变小.钢在700℃以不同冷却速度冷却，冷却速度增大，较低温度发生铁素体和渗碳体同时析出的伪共析反应.由于较大冷速使转变温度降低，碳原子扩散能力减小，不易进行较大距离迁移，渗碳体片和铁素体片逐渐变薄缩短.由于其长大速度减慢，珠光体团的轮廓也由块状逐渐变成扇形、团絮状等，珠光体球团直径和片层间距都更加细小，部分渗碳体片断开，呈短棒状或颗粒状.出现较为理想的退化珠光体组织.当然，冷却速度过大，虽然消除了网状碳化物，但在得到退化珠光体组织的同时，组织中同时也出现了马氏体，马氏体在使钢强化的同时损失了塑性，这是需要避免的.因此，GCr15轴承钢在700℃冷却时，应当严格控制其终冷温度，其冷却速度亦不易过大.高温变形后经过以3℃/s的较快冷却速度冷却，能够减小珠光体球团直径和珠光体片层间距，并基本消除网状碳化物，获得退化珠光体组织，因此，以3℃/s的冷却速度冷却应相对较为合适.GCr15轴承钢产品中存在大量碳化物.该钢高温变形后以10℃/s冷却到700℃以下，再以3℃/s冷却速度冷却，抑制了晶界处网状碳化物析出，热轧轴承钢基本能够得到细小的片层珠光体组织.1)GCr15轴承钢采用高温变形后以10℃/s冷却度速冷却至700℃以下，冷却速度足以快速通过二次碳化物析出温度区，能够有效地改善其组织形态，模拟试验取得了良好效果.2)GCr15轴承钢高温变形后快速冷却到700℃，再分别以不同冷却速度冷却.冷速较慢时，组织中仍含有网状碳化物;冷速过快，组织中淬火马氏体出现;当以3℃/s冷却速度冷却时，二次碳化物呈网状分布不再明显，而且，珠光体球团直径和组织片层间距相对减小，获得退化珠光体组织.因此，以3℃/s的冷却速度冷却相对较为合理.3)GCr15轴承钢中退化珠光体组织的出现，是由于其热变形后控制冷却，抑制了先共析碳化物在冷却过程中的过早析出，使其最终在基体组织中弥散析出，碳原子扩散能力低，无法进行较大距离迁移造成的.【相关文献】［1］ WANG Y，YAN F G，WANG P.Finite element analysis of precision hard cutting using different cutting edge preparation［J］.Applied Mechanics and Materials，2008，10-12:353-358.［2］刘宗昌.珠光体转变与退火［M］.北京:化学工业出版社，2007.［3］王国栋，新一代TMCP的实践和工业应用举例［J］.上海金属，2007，30:1-4.［4］郑逊昭，夏玉洲，陈文耀.GCr15轴承钢接触疲劳亚表面孔洞的形成［J］.材料科学与工艺，1996，4 (3):29-33.［5］霍尼库姆R W K著.钢的显微组织和x`性能［M］.北京:冶金工业出版社，1985.［6］胡光立，谢希文.钢的热处理［M］.西安:西北工业大学出版社，2004.［7］ UESUGI T.Recent development of bearing steel in japan transactions of the iron and steel［J］.Institute of Japan，1988(11):893-899.［8］田村今男著.王国栋，刘振宇，熊尚武，译.高强度低合金钢的控制轧制与控制冷却［M］.北京:冶金工业出版社，1992.。
热处理专科毕业设计GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析
GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。
钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。
热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。
关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。
缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。
图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。
轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。
当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。
为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。
滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。
在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。
力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。
在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。
滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。
滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。
在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。
gcr15疲劳寿命标准
gcr15疲劳寿命标准
1. 材料特性
GCr15是一种常用的轴承钢，具有高硬度、高耐磨性和良好的韧性。
其化学成分和机械性能符合相关标准要求。
2. 制造工艺
GCr15钢的制造工艺主要包括连铸、锻造、热处理和磨削等环节。
其中，热处理和磨削对材料的疲劳寿命有重要影响。
3. 表面处理
表面处理可以改变GCr15钢的表面形态和性能，从而提高其疲劳寿命。
常见的表面处理方法包括渗碳、氮化、碳氮共渗和淬火等。
4. 应力集中
应力集中是指材料在承受循环载荷时，局部应力超过平均应力，导致疲劳裂纹萌生的现象。
为了提高GCr15钢的疲劳寿命，应尽量避免应力集中的产生。
5. 试验条件
疲劳试验是研究GCr15钢疲劳寿命的重要手段。
试验条件包括载荷类型、加载频率、温度和湿度等。
这些因素对材料的疲劳寿命有一定影响。
6. 疲劳裂纹扩展
疲劳裂纹扩展是疲劳断裂的重要过程。
在循环载荷作用下，微裂纹在材料中萌生并逐渐扩展，最终导致断裂。
通过对疲劳裂纹扩展的研究，可以深入了解GCr15钢的疲劳断裂机制。
7. 疲劳断口分析
通过对GCr15钢的疲劳断口进行分析，可以了解材料的断裂机制和裂纹扩展路径。
这有助于评估材料的疲劳寿命和优化结构设计。
8. 寿命预测模型
基于大量试验和数据分析，可以建立GCr15钢的疲劳寿命预测模型。
该模型可以根据材料的特性、制造工艺、表面处理、应力集中、试验条件等因素预测其疲劳寿命。
这些模型对于评估材料的疲劳性能和提高产品的可靠性具有重要意义。
洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释
洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。
3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。
二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃ Acm：900℃Ar3：707℃ Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。
三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。
特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。
2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。
根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。
粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。
GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。
3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。
GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。
马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。
4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。
贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。
GCr15钢超高周疲劳行为的研究的开题报告
GCr15钢超高周疲劳行为的研究的开题报告一、研究背景与意义GCr15钢是一种高强度、高刚度、高耐磨的结构钢材，广泛应用于机械制造、汽车工业、航空航天等领域。
然而，在实际使用过程中，GCr15钢易受到超高周疲劳的影响，限制了其使用寿命和可靠性。
因此，研究GCr15钢的超高周疲劳行为，对于提高其使用寿命和可靠性具有重要的理论和实际意义。
目前，国内外学者对于GCr15钢的超高周疲劳行为进行了一定的研究，但其机理仍不十分清晰，存在着一定的不确定性。
因此，深入研究GCr15钢的超高周疲劳行为，揭示其机理，对于发展高性能的GCr15钢具有重要的意义。
二、研究内容本文拟从以下两个方面进行研究：1. GCr15钢的超高周疲劳寿命通过超高周疲劳试验，测量GCr15钢的疲劳寿命，分析其与材料的微观结构、应力水平、载荷频率等因素的关系，探究其疲劳机理。
2. GCr15钢的疲劳裂纹扩展行为通过SEM等手段观察和分析GCr15钢的疲劳裂纹扩展行为，研究其与材料的显微结构、载荷频率、应力水平、环境温度等因素的关系，揭示GCr15钢的疲劳裂纹扩展机制。
三、研究方法本文主要采用以下方法进行研究：1. 超高周疲劳试验使用电涡流、微机控制等设备进行GCr15钢的超高周疲劳试验，获得其疲劳寿命数据。
2. 显微结构分析使用SEM、TEM等显微结构手段观察和分析GCr15钢的显微结构，了解其组织特征和缺陷情况。
3. 疲劳裂纹扩展试验通过疲劳裂纹扩展试验，观察和分析GCr15钢的裂纹扩展特征，研究其与材料和环境因素的关系。
四、预期成果1. 明确GCr15钢的超高周疲劳行为机理，为探索其高性能革新提供理论依据。
2. 揭示GCr15钢的疲劳裂纹扩展机制，为疲劳寿命评估提供依据。
3. 提高GCr15钢的使用寿命和可靠性，推进其在机械制造、汽车工业、航空航天等领域的应用。
浅谈GCr15轴承钢质量问题及对策
浅谈GCr15轴承钢质量问题及对策目前的轴承钢中产量最大的钢种当属GCr15这种高碳铬轴承钢，轴承钢在应用中多运用在强冲击荷载以及交变荷载这种环境下，可见轴承钢需要具备的钢种功能。
这种环境要求轴承钢的硬度以及高接触疲劳强度都能够表现良好的性质，并且对于轴承钢的韧性和淬透性具有品质要求。
当前对于轴承钢生产采用的工艺比较传统，一般是利用连铸技术，对比模铸技术，连铸产品的表面质量更优秀，并且连铸的产品成材率与成本相比更优异。
高碳铬轴承钢在其中心碳偏析的要求非常严格，所以模铸仍然很重要。
轴承钢GCr15圆钢（直径28～70mm），此钢种在进行顶锻、低倍检验的时候，钢材截面或表面常常会检测出裂纹，这对钢材的应用具有严重的影响。
利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等先进设备对轴承钢GCr15圆钢进行金相显微组织分析，能够采集GCr15轴承钢金相组织图片，进一步展开膨胀、腐蚀情况、重构、灰度化处理，使裂纹图片更加清晰，测量更加准确，并且能够提取钢材中的碳化物颗粒，通过种种数据计算钢材中碳化物所占的比例，分析碳化物的不均匀情况，同时又能对裂纹的尺寸、内部形貌、内部夹杂进一步研究，进而评定出轴承钢GCr15圆钢的顶锻、低倍出现裂纹的原因，综合质量检验分析得出轴承钢GCr15圆钢的综合力学性能。
轴承钢GCr15圆钢在进行顶锻和低倍检验的时候，出现裂纹的研究与轴承钢GCr15化学成分关系密切。
切割轴承钢裂纹试样，对裂纹试样进行热镶嵌，再使用磨抛机进行磨制加工，随后抛光处理，然后使用扫描电镜观察存在裂纹缺陷的平面、横截面，通过仪器设备分析裂纹内部的能谱成分，使用能谱能够分析出裂纹处以及周边区域相关数据，最后使用4%的硝酸酒精进行腐蚀处理，处理后使用金相显微镜对裂纹及周边再次进行关于组织变化的观察。
1 轴承钢GCr15圆钢处理观察过程裂纹呈现出弯曲的状态，测量得出其宽度大约为15μm，放大了裂纹图像后，可以观察到主要裂纹旁边存在很多细微的树枝状分支裂纹，并且这些裂纹具有孔洞的特性。
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GCr15轴承钢旋转弯曲疲劳性能研究
本文选择四种不同冶炼工艺——真空脱气、电渣重熔、真空自耗和双真空工艺制备的GCr15轴承钢作为试验原料,进行了旋转弯曲疲劳试验和ASPEX夹杂物表征。
对四种工艺制备的GCr15轴承钢进行了高周机械疲劳试验研究,发现在10~7次疲劳寿命条件下,真空自耗轴承钢旋弯疲劳强度最高1131MPa,双真空与电渣工艺次之,分别为1087和1085MPa,由真空脱气制备的GCr15轴承钢旋弯疲劳强度最低为1000MPa和1029MPa(新型热处理工艺)。
对比其力学数据发现,疲劳强度与拉伸极限有良好的正相关关系。
利用扫描电镜对疲劳断口进行表征和分析,结果显示由真空脱气工艺制备的试样起裂夹杂物平均尺寸为27.1和24.67μm,而导致电渣、真空自耗、双真空钢疲劳断裂的平均夹杂物尺寸分别为13.3、13.83和13.89μm。
通过对旋弯疲劳断口的起裂核心夹杂物、裂纹扩展鱼眼以及瞬间断裂区等疲劳全过程特征参数与旋弯疲劳强度以及寿命间关系研究,发现了大颗粒夹杂物尺寸(DS)及分布是影响轴承钢旋弯疲劳强度与寿命的关键因素。
同时对所有断口夹杂物成分进行分析发现,电渣轴承钢由TiN作为裂纹源引起疲劳断裂的试样约占总数的50%,而其余试样大多数裂纹源为Al-Ca-O-S-Mn组成的复合球型、类球形夹杂物。
利用ASPEX扫描电镜对四组试验钢进行夹杂物整体检测和大尺寸夹杂物检测。
整体夹杂物检测中,单位检测面积真空脱气制备的GCr15轴承钢中大尺寸夹杂物含量高于其余三组试样;电渣钢中夹杂物总数量最多,但是小尺寸夹杂物占比较高;真空自耗与双真空工艺中夹杂物数量与大小均好于其余两组工艺。
对于大尺寸夹杂物检测,每种工艺制备的轴承钢分别进行了24块最大夹杂
物搜寻扫描,并将结果带入威布尔分布坐标纸中,发现真空脱气制备的轴承钢基体中最大夹杂物分布高于其余三组试样,这与其疲劳断口夹杂物良好对应。
为了对比疲劳断口和ASPEX检测夹杂物之间的关系,分别将疲劳断口夹杂物和ASPEX 夹杂物进行极值统计法计算,发现,两种方法表征出的夹杂物在整体尺寸区域位置分布基本相同。
而真空脱气试样较其余三种工艺夹杂物尺寸和离散度均更大。
极值统计法最大夹杂物预测中,由于威布尔分布拟合函数不具有收敛性,并且会随着实验数据的离散度有很大程度波动,结合实际冶炼条件下夹杂物控制技术,预测结果只具备参考意义。