Apakah batasan prestasi utama galas keluli tahan karat dalam beban tinggi atau aplikasi berkelajuan tinggi

Galas keluli tahan karat digunakan secara meluas dalam aplikasi khusus seperti pemprosesan makanan, peralatan perubatan, dan kejuruteraan marin kerana rintangan kakisan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, apabila digunakan di bawah beban yang melampau atau kelajuan tinggi, sifat -sifat bahan yang melekat pada galas keluli tahan karat, terutamanya keluli keluli tahan karat martensit AISI 440C, hadkan prestasi mereka.

I. Batasan dalam aplikasi beban tinggi: keletihan dan kelembutan

1. Kapasiti beban dan hubungi Kehidupan Keletihan

Walaupun galas keluli tahan karat AISI 440C dapat mencapai kekerasan yang tinggi (biasanya 58-60 HRC) melalui rawatan haba, yang menawarkan rintangan haus yang sangat baik, mereka masih ketinggalan di belakang keluli galas kromium karbon tinggi standard (seperti GCR15/52100) dari segi prestasi asas.

Penilaian Beban Dinamik: Penarafan beban dinamik keluli 440C biasanya lebih rendah daripada 52100 keluli. Ini terutamanya disebabkan oleh kandungan kromium yang tinggi dalam keluli 440C, yang membentuk sejumlah besar karbida. Zarah -zarah karbida ini, yang diedarkan dalam matriks, boleh menjadi sumber retak di kawasan kepekatan tekanan, yang mempengaruhi kesucian dalaman dan keseragaman keluli.

Kekuatan keletihan kenalan: Di bawah keadaan beban yang tinggi, bearing raceways tertakluk kepada tekanan Hertzian yang sangat tinggi. Apabila tertakluk kepada tegasan hubungan yang berulang, hayat keletihan hubungan rolling 440C keluli adalah lebih rendah daripada 52100 keluli. Ini bermakna bahawa di bawah keadaan beban yang sama, kehidupan yang diharapkan (L10) daripada galas 440C sangat dipendekkan.

2. Ketangguhan dan rintangan kesan

440C adalah keluli tahan karat martensit biasa. Kekerasan yang tinggi datang dengan mengorbankan ketangguhan.

Kecenderungan Brittleness: Oleh kerana kandungan karbon yang tinggi, 440C mempunyai struktur yang agak rapuh selepas pengerasan. Dalam aplikasi dengan beban kejutan atau getaran yang kuat, bahan ini lebih mudah terdedah kepada patah rapuh atau raceway spalling, terutama di kawasan tumpuan tekanan.

Rintangan Indentasi: Walaupun kekerasannya yang tinggi, 440C mungkin tidak tahan terhadap brinelling sebagai keluli aloi yang dirawat khas apabila tertakluk kepada beban statik atau kesan secara tiba -tiba, yang mempengaruhi ketepatan geometri di bawah beban tinggi.

Ii. Cabaran prestasi dalam aplikasi berkelajuan tinggi: kenaikan suhu dan kestabilan dimensi

1. Pelesapan haba dan had suhu operasi

Semasa operasi berkelajuan tinggi, geseran dalam galas menghasilkan sejumlah besar haba. Keluli tahan karat membentangkan cabaran termodinamik berikut:

Kekonduksian terma: Keluli tahan karat, terutamanya 440C, biasanya mempunyai kekonduksian terma yang lebih rendah daripada keluli galas biasa. Kekonduksian terma yang lebih rendah ini menjadikannya sukar bagi haba yang dihasilkan dalam galas untuk menghilangkan dengan cepat, yang membawa kepada pengumpulan suhu yang cepat.

Kesan Tempering: Apabila suhu operasi galas melebihi suhu pembiakan atas 440C (biasanya di bawah 200 ° C), pelembutan sekunder berlaku, menyebabkan kekerasan bahan menurun, dengan ketara mengurangkan rintangan haus dan kapasiti beban beban. Haba yang dihasilkan oleh kelajuan tinggi dapat dengan mudah mencetuskan kegagalan terma jenis ini.

2. Pengurusan pelinciran dan ciri geseran

Kelajuan tinggi meletakkan permintaan yang sangat tinggi terhadap pelinciran, dan ciri -ciri galas keluli tahan karat menjadikan pengurusan pelinciran lebih kompleks.

Geseran gelongsor: Pada kelajuan tinggi, geseran gelongsor antara bola dan raceways, dan antara bola dan sangkar/penahan, semakin meningkat. Pelinciran yang tidak mencukupi atau pemilihan pelincir yang tidak betul boleh menyebabkan memakai pelekat yang teruk pada permukaan keluli tahan karat.

Pelepasan Bearing: Oleh kerana perbezaan pekali pengembangan haba linear (CTE) sebanyak 440C berbanding dengan keluli galas biasa, ditambah dengan kesan kenaikan suhu, pelepasan dalaman galas yang beroperasi pada kelajuan tinggi boleh berubah -ubah secara tidak dapat diprediksi, yang menyebabkan kehilangan kawalan preload atau peningkatan friksi, pembatasan selanjutnya.

3. Keterbatasan komprehensif dalam persekitaran yang kompleks

Galas keluli tahan karat sering digunakan dalam persekitaran yang menghakis. Di bawah keadaan operasi kompleks beban tinggi, kelajuan tinggi, dan kehadiran kakisan, prestasi bahan semakin merosot.

Sinergi Keletihan Korosi: Media yang menghakis mempercepatkan pitting di permukaan raceway. Tempat kakisan ini menjadi sumber kepekatan tekanan. Di bawah beban tinggi berulang, mereka boleh dengan mudah mendorong keletihan kakisan, yang membawa kepada kegagalan galas pramatang.

Batasan gred bukan 440C: keluli tahan karat austenit (seperti 304 dan 316), yang lebih tahan kakisan tetapi mempunyai kekerasan dan kekuatan yang lebih rendah, mempunyai kapasiti beban dan kelajuan operasi jauh lebih rendah daripada 440c gred di bawah beban tinggi atau keadaan berkelajuan tinggi. Mereka biasanya hanya sesuai untuk persekitaran berkelajuan rendah, ringan, dan sangat mengakis dan tidak sesuai untuk aplikasi kelajuan tinggi atau berkelajuan tinggi.