根据日本NTN公司ChikaraOoki的研究,通过奥氏体晶粒尺寸的晶粒细化使钢的轴承滚动接触疲劳寿命得到改善。2004年SAE世界会议上发表的题为“通过细化晶粒改善轴承钢滚动接触疲劳寿命”(SAE2004-01-0634)的论文中报道了进展情况。晶粒细化是新近开发的命名为FA热处理工艺的结果。
在JIS-SUJ2(SAE52100)轴承钢中原先的奥氏体晶粒尺寸直径大约为5µm,为常规晶粒尺寸的一半。滚动接触疲劳试验的结果是:在两种不同的润滑条件下,晶粒细化的SUJ2材料的疲劳寿命是碳氮共渗钢试样的两倍。无论是在清洁的,还是在被污染的情况下,晶粒细化钢在断裂强度和时效尺寸稳定性方面都占优势。
研究表明,淬硬钢的原先奥氏体晶粒尺寸取决于淬火时的加热温度。通常所知,在较低的淬火温度时,观察到的晶粒尺寸减小。然而在较低温度淬火时的主要障碍是基体中碳含量减少,导致硬度较低。为了测定性能,专门研究了两种不同的热处理工艺。第一,用传统方法对钢进行淬火。第二,加热温度减至低于进行传统热处理时的温度。直接的结果是得到较小晶粒尺寸的马氏体、细化的显微组织和硬度大于HV700。
进行了圆柱体、锥形滚柱轴承和滚珠轴承3种滚动疲劳试验。试验部件经标准热处理、碳氮共渗和新的FA热处理处理过。结果表明经FA处理过的部件之疲劳寿命是碳氮共渗试样的两倍,而且尺寸稳定性与其相比也得到充分改善。此外,经FA处理的钢的强度接近等同于经标准热处理的材料,而与有无碳氮共渗层的存在无关。(来源:特钢动态)
