对轴承钢的氧含量与疲劳寿命深度解析

对轴承钢的疲劳寿命有不良影响的氧化物系夹杂物的总量，由钢中含氧量决定。由于非金属夹杂物定量困难，采取研究疲劳寿命和氧含量的关系来探讨问题，并且致力于减少钢中的氧含量。

结构用钢应用范围是越来越广，各种钢材的使用寿命也是要根据钢质的本身来说，钢材不存在质量或者是缺陷问题，是不会有很大的寿命受损的，而对于一些有钢也是需要后期的一个加工期，加工之后就会好一些，结构用钢、轴承钢、弹簧钢、合金结构钢、易切削钢、合金钢、工具钢等这些钢材都是需要根据具体运用的环境来选择的，50年代，首先是美国发表了采用真空感应炉冶炼，轴承钢疲劳寿命显著提高。比如G102Crl8Mo不锈轴承钢、G95Crl8 高碳铬锈轴承、GCr4r淬透性轴承钢、GCr15SiMo高透性轴承等这些轴承钢在市场上需求量比较大的。

1959年日本也进行试制，真空感应冶炼材一般提高了寿命，但是与大气冶炼钢材中的优质品比较时，平均寿命和寿命波动率大致相似，两者不一定有决定性差别。1961年的研究报道，由真空感应炉冶炼平均寿命提高1. 5倍，由电极自耗电弧重熔时寿命可提高1.7倍。有研究指出由于氧量降低寿命可提高4-12倍之多，降低氧含量的效果是明显的。特别是电极自耗电弧炉方法重熔时，高温电弧使不纯物挥发除去。同时，由于急冷凝固可减少偏析和缺陷，所以也不能无视氧以外的因素。GCr4r淬透性轴承钢、GCr15SiMo高透性轴承等,这些轴承钢在我国国内一致受到好评，寿命的长短有时候也取决于使用时该注意的方法。

但是，真空冶炼法成本过高妨碍其普及1960年开发了钢水真空脱气处理，便急速进展普及达到工业规模批量生产的水平了。1964年美国首先发表了真空钢包脫气法一举提高疲劳寿命3倍的报告，引起了全世界的注意，对于美国轴承钢的发展来说，可谓有历史性深刻意义的转机，日本也立即引人该项技术，1965年用钢包脱气处理的钢材氧含量从(30 – 50) x10 – 4%降至(20 – 30) x 10-4%，并得到超过3倍的疲劳寿命。

以此为契机，加速了降低钢中氧含量的炼钢技术的开发。60年代的后半期，由于脱气技术的改善，氧含量达到了15 x10^-4%的水平，疲劳寿命提高到5倍，继而又改善了下注铸锭技术。80年代氧含量降至5 x10^-4%，疲劳寿命提高了15倍。此后又引了LF炉和连铸技术以及周边技术的改进。至80年代后半期含量降至4%，疲劳寿命提高了30倍。氧含量的变化也是需要根据具体的需求来确定，氧含量与疲劳寿命的关系。在此期间已用钢中氧含量取代了氧化物系夹杂物纯洁度作为疲劳寿命的一个关键标志。

另外，飞机用轴承等特殊用途轴承材料方面。70年代开始研究特殊冶炼方法，其要点如下：反复进行真空冶炼，疲劳寿命顺向上，但与反复的次数不一定成比例。这一点上与他其他如弹簧钢、合金结构钢存在很大的差异性。

2)ESR材的疲劳寿命在锻造比为2时，和VAR材差不多，而锻造比为10时寿命要长得。

3)等离子感应炉冶炼材再用VAR冶炼后全部都能长寿命而且寿命值波动小，而大气中冶炼的钢材，再经VAR冶炼后，轴承钢的疲劳寿命值波动大而且寿命低。但是这些再次真空熔炼的材料(氧含量(5-6) X10-4%)和ESR材（10-15）x 10^-4%)的疲劳寿命，与现在的真空脱气材（约5x 10-4%）的疲劳寿命大致相似，并不一定更高。同时ESR材的寿命好并不仅仅因为氧含量低，还有夹杂物的形态，分布等等因素。

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