GCr15接觸疲勞亞表面損傷機(jī)制研究.pdf

1、GCr15軸承鋼是一種廣泛應(yīng)用于制造軸承、齒輪等滾動(dòng)零部件的高碳鉻鋼，通常情況下服役的軸承承受的是循環(huán)載荷，包括徑向壓縮應(yīng)力和周向摩擦力。在這種復(fù)雜工況下的軸承實(shí)際壽命往往低于設(shè)計(jì)壽命。雖然對(duì)軸承鋼的接觸疲勞性能研究已久，但是對(duì)其失效機(jī)制仍存在分歧。由于機(jī)械設(shè)備常常在高溫、高速、高載荷的條件下運(yùn)行，因此接觸疲勞又成為眾多學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題。本文用試驗(yàn)?zāi)M軸承的工作環(huán)境，研究不同載荷和滾滑比下試樣接觸表面磨損形貌以及亞表面損傷機(jī)制，為追溯

2、疲勞本源和延長軸承的服役壽命提供理論依據(jù)。
　　本文以GCr15軸承鋼材料為試驗(yàn)對(duì)象，采用MJP-20型滾動(dòng)接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行線接觸滾動(dòng)疲勞試驗(yàn)，通過改變載荷、滾滑比等試驗(yàn)參數(shù)研究材料接觸疲勞亞表面損傷機(jī)制。試驗(yàn)前在同一熱處理狀態(tài)下獲得均勻的組織，對(duì)加工試樣材料的原始組織形貌以及成分含量進(jìn)行了分析；試驗(yàn)后利用光學(xué)顯微鏡（OM）和掃描電鏡（SEM）對(duì)接觸表面的磨損形貌、裂紋和亞表面組織形貌進(jìn)行觀察，利用透射電鏡（TEM）觀察微區(qū)組織

3、結(jié)構(gòu)變化，最后使用納米壓痕儀對(duì)白色蝕刻區(qū)（WEA）和附近基體材料的硬度進(jìn)行測(cè)量對(duì)比。通過以上對(duì)接觸表面形貌、亞表面裂紋及微觀組織變化的分析。得到結(jié)論為：
　?。?）GCr15軸承鋼試樣在不同的接觸壓力和滾滑比下表面磨損形貌存在很大區(qū)別，試驗(yàn)表明載荷和滾滑比是影響表面磨損程度的共同因素。裂紋是導(dǎo)致軸承等工件剝落失效的直接原因。裂紋的不定向擴(kuò)展會(huì)使材料產(chǎn)生多種失效模式，如點(diǎn)蝕、剝落和斷裂等。
　?。?）滾動(dòng)接觸疲勞是一個(gè)復(fù)雜的過

4、程，在多個(gè)因素的影響下，疲勞裂紋的長大是連續(xù)或不連續(xù)擴(kuò)展的一個(gè)過程，并且疲勞裂紋的擴(kuò)展方向隨著工況的改變而改變。裂紋內(nèi)的磨屑是裂紋面相對(duì)運(yùn)動(dòng)及摩擦的結(jié)果。在裂紋內(nèi)部還出現(xiàn)了扭曲和旋轉(zhuǎn)的微觀結(jié)構(gòu)，因此赫茲接觸是一個(gè)復(fù)雜的多軸應(yīng)力狀態(tài)。
　?。?）WEA在接觸壓力和滾滑比的共同作用下形成且WEA在不同的接觸壓力產(chǎn)生。在WEA中已不存在碳化物且WEA和基體之間存在明顯的界面。在靠近WEA的基體中出現(xiàn)拉長的晶粒和大量的位錯(cuò)簇。越靠近界面的