含氮不锈钢与高碳铬不锈钢的组织和性能比较

王明杰，宋华华，于芸，刘汇河，陈小超

(洛阳LYC轴承有限公司 技术中心，河南 洛阳 471039)

目前国产不锈轴承钢材料的共晶碳化物分布不均匀，热处理时无法消除，对轴承套圈的磨削和超精工序产生不利的影响，不能满足某些工况下轴承噪声、精度及耐腐蚀性能的要求[1-2]。为此研制了一种含氮不锈轴承钢40Cr15Mo2VN，下文对该钢的碳化物分布情况、力学性能、接触疲劳寿命和耐腐蚀性能等进行了试验，并与高碳铬不锈轴承钢G95Cr18进行了对比分析。

1 试验

1.1 试验材料

试验采用电炉或感应炉冶炼并经电渣重熔的40Cr15Mo2VN钢和G95Cr18钢，其化学成分见表1。40Cr15Mo2VN钢的化学成分执行企业标准，G95Cr18的化学成分执行GB/T 3086—2008《高碳铬不锈轴承钢》标准。氮元素采用氧氮分析仪测定，其余元素采用光谱法测定。

表1 化学成分(质量分数) %

1.2 试验方法

40Cr15Mo2VN钢的热处理工艺为1 050 ℃/30 min淬火+-73 ℃/120 min冷处理+177 ℃/60 min回火； G95Cr18的热处理工艺为1 080 ℃/35 min淬火+-55 ℃/120 min冷处理+150 ℃/60 min回火。对淬、回火后的两种材料进行显微组织、力学性能、接触疲劳寿命和耐腐蚀性能等试验，通过对比评价材料的性能。

2 试验结果与分析

2.1 碳化物分布情况

图1、图2分别为G95Cr18和40Cr15Mo2VN钢的碳化物分布情况，可以看出G95Cr18钢内存在大块的共晶碳化物，并且碳化物分布不均匀，有条带析出现象，这些碳化物在热处理过程中不能完全消除，当轴承承受较大的载荷时，易在共晶碳化物处造成应力集中而产生疲劳裂纹源，从而使轴承的使用性能和接触疲劳寿命受到损害；而40Cr15Mo2VN钢中均匀分布着很小的粒状碳氮化合物，类似于高碳铬轴承钢的球化退火组织，而没有高碳铬轴承钢中粗大的块状共晶碳化物和针片状的共晶碳化物。……