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脉冲电流对GCr15钢组织及性能的影响

杨清  
【摘要】:轴承作为机械设备中重要的支撑部件,随着工作环境的复杂化,对其性能及寿命提出了更加严格的要求。GCr15钢作为滚动轴承的制造用钢,严重地影响轴承工作时的使用寿命,所以提高轴承的使用寿命势必要提高GCr15钢的性能。电脉冲处理作为近几年来发展的新兴技术,由于显著影响材料的组织与性能而被人们越来越多的关注。本论文是以GCr15钢作为基本研究对象,研究了瞬时高能量脉冲电流处理对其组织和性能的影响。 研究发现,不同的脉冲电流参数以及冷却条件对GCr15钢的显微组织以及力学性能都有不同的影响。随着脉冲电流密度的增加或作用时间的延长,GCr15钢的组织由珠光体转变为马氏体,力学性能也随之提高,但是随着脉冲电流或作用时间的继续增加,由于过高的温度导致晶粒长大组织粗化,其力学性能也随之下降。在水冷条件下GCr15钢的马氏体组织要比油冷的组织细小,但是由于水冷冷速过快出现微裂纹,所以水冷的力学性能要比油冷的差。与传统热处理相比,经过优化参数的脉冲电流处理后,GCr15钢的抗拉强度提高了3%,延伸率提高了31.1%,并且它的耐磨性也相应提高。 对于不同初始状态的GCr15钢,经过脉冲电流处理后,组织均发生马氏体转变,但是马氏体组织的细化程度不同,同时在基体中的碳化物也是以不同形态析出的,这就导致脉冲电流处理后不同初始状态的力学性能出现差异。结果表明,预处理的碳化物颗粒越细小越弥散,它的综合力学性能越好。 经过脉冲电流处理后的GCr15钢,不同的后续处理也会使得显微组织与力学性能发生变化,其中经过二次小参数的脉冲电流处理后效果与回火处理相近,因此可以取代回火处理。对于GCr15钢脉冲电流表面处理,由于软硬相的有机结合,其耐磨性要比传统热处理的好,但是不同电极形状对GCr15钢耐磨性影响也不相同,矩形电极由于在处理区的尖端处产生应力集中,形成拉应力,而且不同方向的强化效果也不同,因此矩形电极处理后的耐磨性要比球形电极处理的差。通过这些理论研究可以为GCr15钢的脉冲电流处理在工程实践中的应用奠定基础。


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