贝氏体是1930年由美国冶金学家贝茵等人首发现有一种硬度高、类似马氏体的组织存在并发表其成果的,故称贝氏体。贝氏体是过冷奥氏体在珠光体转变温度区间以下,马氏体转变温度区间以上这一中温区间的转变产物,是铁素体及其内分布着弥散的碳化物所形成的亚稳组织,属于扩散型相变产物。因为它的综合机械性能好,所以研究及应用越来越多。
贝氏体组织能提高高碳铬轴承钢的比列极限、屈服极限、抗弯强度和断面收缩率等。贝氏体组织的突出特点是冲击韧性、断裂韧性、耐磨性、尺寸稳定性好,表面残留应力为压应力。因此适用于装配过盈量大、使用条件差的轴承,如承受大冲击负荷的铁路、轧机、起重机等轴承,润滑条件不良的矿山运输机械或矿山装卸系统、煤矿用轴承等。高碳铬轴承钢贝氏体等温淬火工艺已在铁路、轧机轴承上得到成功应用,取得了较好效果。
常用的优良特性如下:
1、扩大了GCr15钢应用范围,通常GCr15钢在马氏体淬火时套圈有效壁厚在12mm以下,但贝氏体淬火时由于硝盐冷却能力强,若采用搅拌、串动、加水等措施,套圈有效壁厚可扩大至28mm左右。
2、硬度稳定、均匀性好
由于贝氏体转变是一个缓慢过程,套圈在硝盐中长时间等温,表面和心部组织转变几乎同时进行,因此硬度稳定、均匀性好。一般GCr15钢贝氏体淬火硬度为59~61HRC,均匀性≤1HRC,且不易出现像马氏体淬火时因套圈壁厚稍大引起的硬度低、软点、均匀性差等问题。
3、减少淬火、磨削裂纹
在铁路、轧机轴承生产中,由于套圈尺寸大、质量大,采用贝氏体淬火时,由于贝氏体组织比马氏体组织韧性好,同时表面形成高达-400~ -500MPa的压应力,极大地减小了淬火裂纹倾向;在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力,使整体应力水平下降,大大减少了磨削裂纹。
4、轴承使用寿命提高
贝氏体组织轴承由于冲击韧性好、表面存在压应力,装配时套圈开裂,使用过程中外圈挡边掉块、内套碎裂倾向性就大大减小。对受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等使用寿命有了较大的提高。
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