Pourquoi la réduction de la teneur en oxygène ne peut-elle pas améliorer la durée de vie en fatigue de l'acier pour roulements ? Après analyse, on pense que la raison en est qu'une fois la quantité d'inclusions d'oxyde réduite, l'excès de sulfure devient un facteur défavorable affectant la durée de vie en fatigue de l'acier. Ce n'est qu'en réduisant simultanément la teneur en oxydes et en sulfures que le potentiel du matériau peut être pleinement exploité et que la durée de vie de l'acier pour roulements peut être considérablement améliorée.
Quels facteurs affecteront la durée de vie en fatigue de l’acier pour roulements ? Les problèmes ci-dessus sont analysés comme suit :
1. L'effet des nitrures sur la durée de vie en fatigue
Certains chercheurs ont souligné que lorsque de l’azote est ajouté à l’acier, la fraction volumique de nitrures diminue. Ceci est dû à la réduction de la taille moyenne des inclusions dans l'acier. Limité par la technologie, il existe encore un nombre considérable de particules d’inclusion inférieures à 0,2 pouce. C’est précisément l’existence de ces minuscules particules de nitrure qui a un impact direct sur la durée de vie en fatigue de l’acier pour roulements. Le Ti est l’un des éléments les plus puissants pour former des nitrures. Il a une faible densité et est facile à flotter. Une partie du Ti reste dans l’acier pour former des inclusions multi-angulaires. De telles inclusions sont susceptibles de provoquer une concentration locale de contraintes et des fissures de fatigue, il est donc nécessaire de contrôler l'apparition de telles inclusions.
Les résultats des tests montrent que la teneur en oxygène dans l'acier est réduite en dessous de 20 ppm, la teneur en azote est augmentée, la taille, le type et la répartition des inclusions non métalliques sont améliorés et les inclusions stables sont considérablement réduites. Bien que les particules de nitrure dans l'acier augmentent, les particules sont très petites et sont réparties dans un état dispersé au niveau des limites des grains ou à l'intérieur du grain, ce qui devient un facteur favorable, de sorte que la résistance et la ténacité de l'acier pour roulements soient bien adaptées, et la dureté et la résistance de l'acier sont considérablement augmentées. , en particulier l'effet d'amélioration de la durée de vie en fatigue de contact est objectif.
2. L'effet des oxydes sur la durée de vie en fatigue
La teneur en oxygène de l'acier est un facteur important affectant le matériau. Plus la teneur en oxygène est faible, plus la pureté est élevée et plus la durée de vie nominale correspondante est longue. Il existe une relation étroite entre la teneur en oxygène de l'acier et celle des oxydes. Au cours du processus de solidification de l'acier en fusion, l'oxygène dissous de l'aluminium, du calcium, du silicium et d'autres éléments forme des oxydes. La teneur en inclusions d'oxydes est fonction de l'oxygène. À mesure que la teneur en oxygène diminue, les inclusions d'oxydes diminueront ; la teneur en azote est la même que la teneur en oxygène et a également une relation fonctionnelle avec le nitrure, mais comme l'oxyde est plus dispersé dans l'acier, il joue le même rôle que le point d'appui du carbure. , il n'a donc aucun effet destructeur sur la durée de vie en fatigue de l'acier.
En raison de l'existence d'oxydes, l'acier détruit la continuité de la matrice métallique et, comme le coefficient de dilatation des oxydes est inférieur au coefficient de dilatation de la matrice en acier du roulement, lorsqu'il est soumis à des contraintes alternées, il est facile de générer une concentration de contraintes et de devenir l'origine de la fatigue des métaux. La majeure partie de la concentration de contraintes se produit entre les oxydes, les inclusions ponctuelles et la matrice. Lorsque la contrainte atteint une valeur suffisamment élevée, des fissures se produisent, qui se dilatent et se détruisent rapidement. Plus la plasticité des inclusions est faible et plus leur forme est nette, plus la concentration de contraintes est importante.
3. L'effet du sulfure sur la durée de vie en fatigue
La quasi-totalité du soufre contenu dans l’acier existe sous forme de sulfures. Plus la teneur en soufre de l'acier est élevée, plus la teneur en sulfure de l'acier est élevée. Cependant, comme le sulfure peut être bien entouré par l'oxyde, l'influence de l'oxyde sur la tenue en fatigue est réduite, donc l'influence du nombre d'inclusions sur la tenue en fatigue n'est pas absolument liée à la nature, à la taille et à la distribution des sulfures. les inclusions. Plus les inclusions sont certaines, plus la résistance à la fatigue doit être faible et les autres facteurs d'influence doivent être pris en compte de manière globale. Dans l'acier à roulements, les sulfures sont dispersés et distribués sous une forme fine et sont mélangés à des inclusions d'oxydes, difficiles à identifier même par des méthodes métallographiques. Des expériences ont confirmé que, sur la base du procédé original, l'augmentation de la quantité d'Al a un effet positif sur la réduction des oxydes et des sulfures. En effet, le Ca possède une capacité de désulfuration assez forte. Les inclusions ont peu d'effet sur la résistance, mais sont plus nocives pour la ténacité de l'acier, et le degré de dommage dépend de la résistance de l'acier.
Xiao Jimei, un expert bien connu, a souligné que les inclusions dans l'acier sont une phase fragile : plus la fraction volumique est élevée, plus la ténacité est faible ; plus la taille des inclusions est grande, plus la ténacité diminue rapidement. Pour la ténacité de la fracture par clivage, plus la taille des inclusions est petite et plus l'espacement des inclusions est petit, plus la ténacité non seulement ne diminue pas, mais augmente. Une fracture par clivage est moins susceptible de se produire, augmentant ainsi la résistance à la fracture par clivage. Quelqu'un a fait un test particulier : les deux lots d'acier A et B appartiennent au même type d'acier, mais les inclusions contenues dans chacun sont différentes.
Après traitement thermique, les deux lots d'aciers A et B ont atteint la même résistance à la traction de 95 kg/mm', et les limites d'élasticité des aciers A et B étaient les mêmes. En termes d'allongement et de réduction de surface, l'acier B est légèrement inférieur à l'acier A qui est toujours qualifié. Après l'essai de fatigue (flexion en rotation), on constate que : Un acier est un matériau de longue durée de vie avec une limite de fatigue élevée ; B est un matériau à courte durée de vie avec une faible limite de fatigue. Lorsque la contrainte cyclique de l'échantillon d'acier est légèrement supérieure à la limite de fatigue de l'acier A, la durée de vie de l'acier B n'est que de 1/10 de celle de l'acier A. Les inclusions dans l'acier A et B sont des oxydes. En termes de quantité totale d'inclusions, la pureté de l'acier A est pire que celle de l'acier B, mais les particules d'oxyde de l'acier A sont de même taille et uniformément réparties ; l'acier B contient des inclusions à grosses particules et la répartition n'est pas uniforme. . Cela montre pleinement que le point de vue de M. Xiao Jimei est correct.
Heure de publication : 25 juillet 2022