新型不锈轴承钢6Cr14Mo的组织与性能

　　目前，我国制造不锈钢轴承的主要材料为9Cr18，也有少量产品用9Cr18Mo。两种不锈钢特别是9Cr18，在冶炼过程中不可避免地形成一定量的共晶碳化物，也称一次碳化物，其颗粒粗大、分布不均匀，大部分分布在晶界上，不仅不能象共析碳化物那样对轴承产品的热处理硬度作出贡献，而且共晶碳化物太多或分布不均匀，在生产过程中造成大量废品。另一方面，在磨加工过程中，共晶碳化物容易从表面剥落下来形成凹坑，影响轴承的表面质量和加工精度。共晶碳化物属于脆性相，在轴承承受较大载荷时，易在共晶碳化物处造成应力集中而产生疲劳裂纹源，使轴承的使用性能和接触疲劳寿命受到很大的影响。
　　为提高不锈钢轴承的加工精度、使用性能与寿命，根据我国实际情况，研制出一种新型不锈钢6Cr14Mo。本文阐述对这种钢的主要性能进行测试的结果。
　　1　试验用料
　　本试验所用的新型不锈轴承钢6Cr14Mo和9Cr18是采用真空感应电炉冶炼，两种材料的化学成分见表1。
　　2　试样锻造及退火工艺
　　6Cr14Mo和9Cr18采用同样的锻造和退火工艺（见图1、图2），两种材料退火后的硬度，9Cr18为207HB，6Cr14Mo为187HB。退火后组织均为均匀细小的粒状珠光体组织，但6Cr14Mo的共晶碳化物明显比9Cr18少得多。
　　3　淬、回火组织和硬度
　　图3、图4分别示出了9Cr18和6Cr14Mo不同温度下淬火、160℃回火的组织。
　　由图3、图4可以看出：9Cr18和6Cr14Mo不锈钢的淬回火组织均为马氏体、共析碳化物、共晶碳化物和残留奥氏体组成，只是6Cr14Mo钢中的共晶碳化物明显减少。6Cr14Mo钢在1100℃温度条件下淬火时，奥氏体晶粒界严重组化，共析碳化物大部分溶解，所以6Cr14Mo钢的淬火温度在1020～1060℃之间比较合适。
　　表2给出了不同热处理工艺条件下的淬回火硬度。在相同的热处理工艺条件下，6Cr14Mo钢的硬度比9Cr18钢高1～2HRC。从硬度与耐磨性之间的关系可以断定，6Cr14Mo钢的耐磨性优于9Cr18钢。
　　4　接触疲劳寿命
　　接触疲劳寿命试验在JP-52接触疲劳试验机上进行，试验尺寸为外径Ø30mm、内径Ø18.5 mm、厚度10mm，试验条件如下：
　　试验机主轴转速　2800r/min
　　试验载荷　　　　2600N
　　试验应力　　　　4410MPa
　　试验结果采用韦布尔数理统计方法进行计算，其结果见表3和图5。
　　试验结果表明：6Cr14Mo钢的接触疲劳寿命和可靠性与9Cr18相比显著提高，额定寿命L₁₀提高了1.78倍，中值寿命L₅₀提高了23%。
　　5　耐腐蚀性
　　耐腐蚀试样的形状、尺寸与磨损试件相同，按《高碳铬不锈钢滚动轴承零件热处理技术条件》有关规定，分别在稀硝酸水溶液和人工海水中进行耐腐蚀试验。观察与称重方法相结合，每隔一周取出试样，清洗、烘干，用分析天平称重，考察二者的腐蚀情况。其结果列入表4中。
　　由表4看出，（1）6Cr14Mo钢耐海水腐蚀能力与9Cr18钢相当，但耐稀硝酸腐蚀能力明显不如9Cr18。（2）6Cr14Mo钢在稀硝酸中周内腐蚀Z严重，重量损失Z大，随后腐蚀量减小，可能是 表面产生“钝化膜”现象所致。（3）6Cr14Mo在稀硝酸中表面变黑，失去金属光泽；而9Cr18仍能保持原来的金属光泽。两者在人工海水中，表面均能保持原来的金属光泽。
　　6　结论
　　（1）6Cr14Mo钢中的共晶碳化物含量比9Cr18不锈钢明显地大大降低。
　　（2）6Cr14Mo钢锻造和退火工艺方法与9Cr18相同，热处理淬火温度在1020～1060℃之间合适。
　　（3）6Cr14Mo钢淬回火后硬度比9Cr18高1～2HRC，其耐磨性、接触疲劳寿命均优于9Cr18钢。　
　　（4）6Cr14Mo钢在人工海水中的耐腐蚀能力与9Cr18钢相当，但耐稀硝酸腐蚀的能力不如9cr18钢。