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軸承鋼接觸疲勞亞表面組織非晶化和相變的研究

2019-02-20

蘇云帥，李淑欣，魯思淵
（寧波大學(xué)機(jī)械工程與力學(xué)學(xué)院，寧波　315211)

　　重大裝備中軸承的過(guò)早失效，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行和可靠性。與普通疲勞不同，接觸疲勞載荷下材料會(huì)發(fā)生組織變化。然而，關(guān)于接觸疲勞下材料發(fā)生非晶化和奧氏體相變的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本文針對(duì)馬氏體軸承鋼進(jìn)行接觸疲勞實(shí)驗(yàn)，研究亞表面材料中產(chǎn)生的白色蝕刻組織，對(duì)其非晶化和組織相變進(jìn)行了詳細(xì)分析，討論了其產(chǎn)生的機(jī)理。

（a） 白色蝕刻區(qū)域（WEA）中的非晶相

（b）WEA中奧氏體相變

　　TEM和EBSD測(cè)試結(jié)果表明，接觸疲勞載荷下，原板條狀馬氏體組織發(fā)生以下變化：納米晶化、非晶化和相變（馬氏體向奧氏體轉(zhuǎn)變）。WEA主要由非晶相組成，其中彌散著納米馬氏體、奧氏體和碳化物，如圖（a）。其硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體。在WEA和基體的界面處，存在著明顯的過(guò)渡區(qū)3-5nm，晶體從有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)序。原材料中含3%的殘余奧氏體，但WEA中的奧氏體含量增加到20%，圖（b）。說(shuō)明在疲勞變形過(guò)程中，發(fā)生了由馬氏體向奧氏體的相變。機(jī)理的研究表明，該相變不是由于溫升至奧氏體化后發(fā)生的轉(zhuǎn)變，而是在機(jī)械大變形條件下發(fā)生的晶體原子錯(cuò)排導(dǎo)致。