一、研究的背景與問題
軸承鋼是重要的機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)零件制造材料，在軍工、航天、交通等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著制造業(yè)水平的飛速發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量與服役時(shí)間都大幅度增長，對(duì)軸承鋼的疲勞壽命和質(zhì)量的穩(wěn)定性提出了更高的要求。20世紀(jì)末，潔凈鋼冶煉技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了軸承鋼質(zhì)量的提升，軸承鋼全氧從30ppm降低到5ppm以下，疲勞壽命提升了100倍；隨著冶金技術(shù)和裝備能力的提升，軸承鋼的全氧含量不斷降低，目前國內(nèi)外先進(jìn)企業(yè)已經(jīng)可以穩(wěn)定控制在5ppm以下；國際上普遍認(rèn)為，當(dāng)軸承鋼中全氧含量小于5ppm，硫含量小于20ppm，鈦含量小于10ppm時(shí)，達(dá)到超高純凈級(jí)。
在工業(yè)生產(chǎn)條件下，滿足超高純凈級(jí)的軸承鋼其疲勞壽命的進(jìn)一步提升隨全氧含量的降低不再顯著，且即使氧含量極低條件下也存在Ds類大顆粒夾雜物導(dǎo)致的疲勞失效難題，進(jìn)一步提升軸承鋼使用服役壽命，是亟需解決的難題。為此，針對(duì)高品質(zhì)軸承鋼的發(fā)展，學(xué)者們提出了如下觀點(diǎn)：一種認(rèn)為應(yīng)該進(jìn)一步提高鋼材潔凈度，降低全氧含量；一種認(rèn)為在控制鋼中全氧含量的同時(shí)，應(yīng)更加關(guān)注鋼中夾雜物尺寸和形態(tài)的控制；同時(shí)對(duì)于是否控制硫化物也有爭議，有觀點(diǎn)認(rèn)為硫化物為塑性夾雜，包裹氧化物可降低氧化物危害，不主張很嚴(yán)格控制鋼水硫含量。
近年來，我國高品質(zhì)軸承鋼的生產(chǎn)技術(shù)有了重要進(jìn)步，部分企業(yè)的軸承鋼實(shí)物質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平；但是大部分企業(yè)在軸承鋼實(shí)物質(zhì)量的穩(wěn)定性方面，與國際領(lǐng)先水平還有差距。目前，國內(nèi)外生產(chǎn)高品質(zhì)軸承鋼主要采用鋁脫氧工藝，通過控制脫氧條件和高堿度渣快速降低鋼液中氧含量和夾雜物數(shù)量，部分企業(yè)的高品質(zhì)軸承鋼全氧含量已經(jīng)可以控制在5ppm以下。鋁脫氧鋼中常見的夾雜物包括尖晶石、鈣鋁酸鹽和氮化鈦，其中鈣鋁酸鹽和尖晶石被認(rèn)為是對(duì)軸承鋼疲勞壽命影響大的夾雜物，這也是服役過程導(dǎo)致鋁脫氧軸承鋼失效的重要原因之一。
在鋁脫氧方式下，為了提高軸承鋼的質(zhì)量，現(xiàn)在普遍采用的方法是降低鋼中全氧含量，以減少鋼中夾雜物的數(shù)量。一般認(rèn)為鋼中的全氧含量與夾雜物數(shù)量有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，全氧含量越少，夾雜物越少。然而這種脫氧方式并不能消除尖晶石和鈣鋁酸鹽。同時(shí)采用鋁脫氧方式也帶了很多問題，（1）是鋼中全氧要控制極低，大大增加了煉鋼生產(chǎn)的難度和成本；（2）由于采用鋁脫氧工藝，惡化了鋼液的流動(dòng)性，鋼液的連澆爐數(shù)大大減少，影響了連鑄坯質(zhì)量和生產(chǎn)成本；（3）鋼液中的高Al含量容易還原渣中的Ti，從而影響鋼中氮碳化鈦的控制水平，進(jìn)一步影響軸承鋼的疲勞壽命。
為了避免高品質(zhì)軸承鋼采用鋁脫氧帶來的上述問題，本項(xiàng)目采用非鋁組合脫氧方式（硅錳預(yù)脫氧+擴(kuò)散脫氧+真空脫氧）冶煉軸承鋼，解決了由于連鑄水口堵塞帶來的鋼質(zhì)量波動(dòng)，從源頭上減少了軸承鋼中的鈣鋁酸鹽和尖晶石類夾雜物，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
二、解決問題的思路與技術(shù)方案
研究思路如圖1所示。
圖1非鋁脫氧軸承鋼研究思路
中天非鋁脫氧軸承鋼工藝流程，如圖 2所示。
圖2中天非鋁脫氧軸承鋼生產(chǎn)工藝流程
通過對(duì)國內(nèi)外高品質(zhì)軸承鋼實(shí)物的疲勞壽命和斷裂機(jī)理的深入研究，發(fā)現(xiàn)鋼中夾雜物的類型是影響疲勞壽命的重要因素，其中鈣鋁酸鹽類夾雜物是誘發(fā)疲勞斷裂的主要原因。因此從夾雜物的源頭控制做起，采用非鋁脫氧的方式（硅錳預(yù)脫氧+擴(kuò)散脫氧+真空脫氧），可以從源頭上控制夾雜物的組成，提高軸承鋼的疲勞壽命。通過系統(tǒng)的研究工作，形成以下關(guān)鍵技術(shù)：
1、以非鋁組合脫氧（硅錳預(yù)脫氧+擴(kuò)散脫氧+真空脫氧）為特色的軸承鋼低氧控制技術(shù)；
2、非鋁脫氧軸承鋼的夾雜物控制及流動(dòng)性改善關(guān)鍵技術(shù)；
3、非鋁脫氧軸承鋼夾雜物誘發(fā)疲勞斷裂機(jī)理及斷裂行為預(yù)測方法；
4、軸承鋼高速線材一火成材關(guān)鍵技術(shù)集成。
三、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
1、以非鋁組合脫氧（硅錳預(yù)脫氧+擴(kuò)散脫氧+真空脫氧）為特色的軸承鋼低氧控制技術(shù)
非鋁脫氧工藝生產(chǎn)軸承鋼過程中的全氧含量變化如圖3所示，LF精煉出站后，鋼中全氧含量為20ppm左右，經(jīng)過RH精煉處理后，鋼中的全氧含量有明顯的下降趨勢，降到8-10ppm。后期冶煉過程中，鋼液發(fā)生了輕微的氧化，最終導(dǎo)致鑄坯中的全氧含量較RH精煉出站時(shí)的全氧含量高，所以有必要對(duì)連鑄過程采取防止鋼液氧化的手段。從圖4可以看到，非鋁脫氧工藝中鋼液中的氮含量保持在比較低的水平，基本能夠控制30ppm以下。
圖 3非鋁脫氧工藝RH后氧含量變化 圖 4非鋁脫氧工藝RH后氮含量變化
2、非鋁脫氧軸承鋼的夾雜物控制及流動(dòng)性改善關(guān)鍵技術(shù)
（1）鋼中關(guān)鍵成分含量控制作用.試驗(yàn)中取多爐鑄坯，對(duì)鑄坯關(guān)鍵成分波動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比分析，如圖 5顯示了鋼中鋁、鈦、硫的含量。結(jié)果表明，非鋁脫氧工藝鋼中鋁含量為1-8ppm，而鋁脫氧工藝鋼中鋁含量大于90ppm；非鋁脫氧工藝鋼中鈦含量為3-8ppm，而鋁脫氧工藝鋼中鈦含量為12-17ppm；非鋁脫氧工藝鋼中硫含量為44-76ppm，而鋁脫氧工藝鋼中硫含量為8-14ppm。
圖5鋼中（a）[Al]，（b）[Ti]和（c）[S]含量的比較
（2）冶煉過程中的夾雜物特征控制作用。對(duì)夾雜物全自動(dòng)掃描電鏡結(jié)果進(jìn)行分析，得到不同類型夾雜物數(shù)量密度及尺寸分布變化，如圖6所示。從圖中可以看到，軸承鋼中的氧化物夾雜物可以主要分為（小尺寸的）硅酸鹽類、尖晶石類和鈣鋁酸鹽類三類夾雜物，夾雜物數(shù)量呈現(xiàn)先減后增再減的趨勢。最終鑄坯中含量最多的氧化物夾雜物為硅酸鹽類，其次是尖晶石類，最后是鈣鋁酸鹽類。且對(duì)于硅酸鹽類和尖晶石類，夾雜物尺寸主要集中在<2μm，無>10μm夾雜物。
圖6 不同類型氧化物夾雜物數(shù)量密度及尺寸分布變化
（3）非鋁脫氧軸承鋼流動(dòng)性及連澆行為提升作用。通過對(duì)夾雜物種類和成分的控制，大幅度降低了水口處夾雜物的粘結(jié)能力，解決了軸承鋼小方坯連澆問題，使160mm×160mm軸承鋼小方坯單水口連澆爐數(shù)可以達(dá)到17爐且水口內(nèi)壁光滑無絮瘤物，解決了小方坯鋁脫氧軸承鋼水口可澆性差的技術(shù)難題。形成了以硅錳預(yù)脫氧-LF爐擴(kuò)散脫氧-RH真空碳脫氧為特色的組合脫氧技術(shù)，及各工序界面控制集成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鋼中全氧含量穩(wěn)定控制在5-9ppm；在低氧控制的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了鋼中夾雜物類型的有效控制，鋼液流動(dòng)性顯著改善；實(shí)現(xiàn)了軸承鋼小方坯連鑄-高速線材一火成材技術(shù)集成，顯著降低了工序能耗和生產(chǎn)成本。
3、非鋁脫氧軸承鋼夾雜物誘發(fā)疲勞斷裂機(jī)理及斷裂行為預(yù)測方法
（1）超高周疲勞性能特征。圖7中顯示了由內(nèi)部裂紋源造成疲勞的數(shù)據(jù)。圖中實(shí)心點(diǎn)為夾雜物為裂紋源的試樣點(diǎn)，半實(shí)心點(diǎn)為鋼基體本身為裂紋源的試樣點(diǎn)，“×”為未發(fā)生斷裂的試樣點(diǎn)。從圖中可以看到，非鋁脫氧軸承鋼的疲勞性能略好于鋁脫氧軸承鋼，但是兩種鋼的疲勞機(jī)理區(qū)別較大。
圖7由內(nèi)部裂紋源造成疲勞斷裂的S-N曲線
試樣斷裂后，斷口使用SEM-EDS觀察，并分析斷口的裂紋源。斷口裂紋源的類型包括夾雜物和非夾雜物，其中夾雜物包括氮化鈦、鈣鋁酸鹽、尖晶石和硅酸鹽類夾雜物。將這些斷口根據(jù)不同類型的裂紋源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到不同夾雜物和非夾雜物引起疲勞斷裂的比例，如圖 8所示?？梢钥吹剑@兩種鋼的裂紋萌生方式完全不同。在鋁脫氧軸承鋼中，所有的疲勞裂紋都是由夾雜物引起的，而在非鋁脫氧軸承鋼中，由夾雜物引起的疲勞裂紋只占39%，另外61%的疲勞裂紋是由于非夾雜物造成的。此外，鋁脫氧軸承鋼疲勞裂紋萌生部位觀察到的夾雜物均為鈣鋁酸鹽，非鋁脫氧軸承鋼的夾雜物裂紋源中氮化物、硅酸鹽和尖晶石均存在，但是沒有鈣鋁酸鹽。
圖 8夾雜物與鋼基體引起疲勞裂紋的萌生率對(duì)比
圖9和圖10顯示了兩種工藝軸承鋼中疲勞裂紋斷口的典型形態(tài)和裂紋萌生部位的夾雜物成分。
圖9鋁脫氧軸承鋼中鈣鋁酸鹽類裂紋源(σ= 954 MPa, Nf= 4.57e+7)
圖10非鋁脫氧軸承鋼中硅酸鹽裂紋源(σ=901MPa,Nf=1.93e+8)
（2）全氧含量與疲勞壽命的關(guān)系.對(duì)兩種脫氧工藝生產(chǎn)軸承鋼的全氧含量數(shù)據(jù)及疲勞壽命數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到加載應(yīng)力分別為1200MPa和1300MPa下的鋼中全氧含量與疲勞壽命的關(guān)系圖，如圖11所示。對(duì)于鋁脫氧軸承鋼來說，隨著全氧含量的降低，疲勞壽命是逐漸增加的，特別是當(dāng)加載應(yīng)力為1300MPa時(shí)，規(guī)律比較明顯。但是對(duì)于非鋁脫氧軸承鋼來說，其全氧含量明顯高于鋁脫氧軸承鋼，達(dá)到了10-11ppm，但是其疲勞壽命能達(dá)到全氧含量約為4-5ppm的鋁脫氧軸承鋼的疲勞壽命，這說明全氧含量只能一定程度上說明軸承鋼的性能，并不能用這一個(gè)指標(biāo)代表其優(yōu)劣。對(duì)于較為純凈的軸承鋼來說，應(yīng)該綜合考慮其各項(xiàng)冶金質(zhì)量指標(biāo)。
（a）加載應(yīng)力約為1200MPa （b）加載應(yīng)力約為1300MPa
圖11全氧含量與疲勞壽命的關(guān)系
（3）不同夾雜物誘發(fā)的疲勞斷裂機(jī)理。由于鋁脫氧軸承鋼和非鋁脫氧軸承鋼中疲勞裂紋萌生部位觀察到的夾雜物差異較大，且由于采用相同的軋制和熱處理工藝，兩種鋼的鋼基體基本相同，因此這兩種鋼中不同夾雜物的作用是不同的。圖9和圖10顯示了兩種工藝軸承鋼中疲勞裂紋斷裂的典型形態(tài)和裂紋萌生部位的夾雜物成分，其中鋁脫氧軸承鋼中鈣鋁酸鹽引起疲勞裂紋時(shí)，它作為一個(gè)完整的夾雜物存在于其中一半斷口中，且夾雜物與鋼基體之間出現(xiàn)明顯的空洞；而非鋁脫氧軸承鋼中硅酸鹽夾雜引發(fā)疲勞裂紋時(shí)，夾雜被撕裂并留在兩半斷口上，且硅酸鹽夾雜與鋼基體之間沒有空隙。
由鈣鋁酸鹽和硅酸鹽夾雜物引發(fā)的疲勞失效機(jī)理可總結(jié)為如圖12所示，夾雜物和鋼基體的相對(duì)屈服強(qiáng)度差異被認(rèn)為是主要影響因素，另外夾雜物和基體之間的結(jié)合強(qiáng)度、夾雜物本身的斷裂強(qiáng)度，以及試樣制造過程和熱處理過程造成的夾雜物和基體之間的殘余應(yīng)力也是重要的影響因素。對(duì)于鋁脫氧軸承鋼中空洞包圍的鈣鋁酸鹽夾雜物，其首先與一側(cè)鋼基體發(fā)生脫粘，然后在空洞周圍鋼基體中萌發(fā)疲勞裂紋，夾雜物本身不發(fā)生斷裂。對(duì)于非鋁脫氧軸承鋼中的硅酸鹽夾雜物，夾雜物本身在疲勞加載過程中斷裂，并分別留在兩半失效試樣中。這兩種夾雜物的不同疲勞機(jī)制是由于夾雜的力學(xué)性能和夾雜物與鋼基體的結(jié)合關(guān)系不同所致。非鋁脫氧軸承鋼中的硅酸鹽夾雜物和鋼基體結(jié)合緊密，與拉壓疲勞載荷相比，給鋼基體帶來相反的應(yīng)力，降低了鋼基體的應(yīng)變，從而延緩了鋼基體在拉伸過程中裂紋的產(chǎn)生。而在疲勞加載過程中，鋁脫氧軸承鋼中的鈣鋁酸鹽夾雜物與鋼基體之間發(fā)生脫粘，導(dǎo)致空洞的產(chǎn)生，導(dǎo)致這種相反的應(yīng)力消失。因此，裂紋更容易在鋼基體中產(chǎn)生。由于鋼中的空洞更容易引發(fā)疲勞裂紋，在考慮夾雜物對(duì)疲勞行為的影響時(shí)，除了考慮夾雜物本身的性質(zhì)外，還應(yīng)考慮夾雜物周圍空洞的不同特征。
圖12 由不同氧化物夾雜物造成疲勞斷裂的機(jī)理
四、應(yīng)用情況與效果
1、鋼材全氧含量水平控制作用
隨著研究的進(jìn)行，該非鋁脫氧工藝不斷進(jìn)步和成熟，對(duì)鋼中全氧含量的控制水平也在不斷提高。從圖11可以看到，在工藝優(yōu)化前，鋼中全氧含量較高且不穩(wěn)定，主要控制在7-12ppm范圍內(nèi)；而在工藝優(yōu)化后，鋼中全氧含量已經(jīng)能夠穩(wěn)定控制在5-9ppm范圍內(nèi)。
圖11非鋁脫氧工藝優(yōu)化前后全氧含量變化情況
2、軸承鋼軋材夾雜物體系結(jié)構(gòu)調(diào)整
對(duì)非鋁脫氧及鋁脫氧兩種工藝生產(chǎn)的軸承鋼軋材進(jìn)行取樣，檢測軋材中的全氧含量及夾雜物特征，得到非鋁脫氧軸承鋼中為10ppm，鋁脫氧軸承鋼中為4ppm。圖 12顯示了軋材中主要夾雜物的分布。可以看出，鋁脫氧工藝的氧化物密度大于非鋁脫氧工藝。非鋁脫氧工藝軋材中的主要氧化物夾雜是硅酸鹽，而鋁脫氧工藝軋材中的主要氧化物夾雜是尖晶石，非鋁脫氧工藝鋼中鈣鋁酸鹽和TiN的含量均小于鋁脫氧工藝。硫化物的含量差別較大，非鋁脫氧工藝中硫化物的含量明顯更多。
圖 12軸承鋼軋材中主要夾雜物的分布對(duì)比
圖 13中顯示了兩種脫氧工藝軸承鋼中的主要夾雜物特征。從圖 13(a)可以看到，非鋁脫氧軸承鋼中的氧化物數(shù)量明顯比鋁脫氧軸承鋼中多，這與兩種鋼中的全氧含量是對(duì)應(yīng)一致的。從圖 13(b)中可以看到，兩組鋼中不同氧化物的數(shù)量和尺寸存在明顯的差異，非鋁脫氧軸承鋼中，鋼中最多的氧化物為硅酸鹽，大部分夾雜物尺寸均分布在小于10μm的范圍內(nèi)；尖晶石和鈣鋁酸鹽夾雜物的數(shù)量密度較小。而在鋁脫氧軸承鋼中，鈣鋁酸鹽、尖晶石和硅酸鹽類夾雜物的數(shù)量密度均較大。而且，鋁脫氧軸承鋼中尺寸大于15μm氧化物數(shù)量明顯比非鋁脫氧軸承鋼更多，尤其以鈣鋁酸鹽最為明顯。
兩組軸承鋼中的典型夾雜物如圖14所示，對(duì)應(yīng)夾雜物成分如表1所示。非鋁脫氧軸承鋼中存在長條形的硫化錳和硅酸鹽類夾雜物，且硫化錳夾雜物中包裹了多個(gè)小尺寸的鈣鋁酸鹽等氧化物夾雜。
圖 13 鋁脫氧和非鋁脫氧軸承鋼中夾雜物對(duì)比：（a）數(shù)量密度，（b）不同類型氧化物尺寸分布
圖 14兩組鋼中典型夾雜物：（a-c）非鋁脫氧軸承鋼及（d-f）鋁脫氧軸承鋼
表1典型夾雜物成分 /wt%
最終，與鋁脫氧軸承鋼中鋁酸鹽為主的夾雜物體系相比，非鋁脫氧鋼中形成了以塑性較好的硅酸鹽為主的夾雜物體系，有效的減少了鋼中的Ds類夾雜物和其他含鋁夾雜物，對(duì)近168爐數(shù)據(jù)進(jìn)行夾雜物評(píng)級(jí)，評(píng)級(jí)結(jié)果顯示其中154爐Ds類夾雜物評(píng)0級(jí)，14爐評(píng)0.5級(jí)，從根本上實(shí)現(xiàn)了軸承鋼夾雜物的體系結(jié)構(gòu)調(diào)整。
3、非鋁脫氧工藝夾雜物對(duì)澆注性的影響
為了研究非鋁脫氧工藝夾雜物對(duì)鋼液澆注性的影響，對(duì)兩種工藝生產(chǎn)軸承鋼的中間包鋁含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，如圖15所示，非鋁脫氧工藝中間包鋁含量大部分控制在5-30ppm范圍內(nèi)，鋼中鋁含量很少。鋁脫氧工藝中間包中鋼液鋁含量控制在50-180ppm范圍內(nèi)，整體控制區(qū)間大，不利于成分的精準(zhǔn)控制。
軸承鋼中水口結(jié)瘤物多為含鋁的夾雜物，因此在這種鋼中鋁含量較少的軸承鋼澆注，鋼液的連澆性能好，如圖16所示，非鋁脫氧工藝中間包連澆14爐后，液面曲線平穩(wěn)，塞棒曲線前兩爐上漲后，經(jīng)緩慢下降之后趨于平穩(wěn)。表 2中統(tǒng)計(jì)了不同工藝下小方坯（160mm×160mm）連鑄時(shí)中間包的連澆爐數(shù)，受到生產(chǎn)計(jì)劃限制，非鋁脫氧工藝目前連澆爐數(shù)達(dá)17爐，且水口內(nèi)壁光滑無絮瘤物，而轉(zhuǎn)爐低鋁工藝（鋼中鋁含量比鋁脫氧工藝少，控制約0.0050wt%）軸承鋼小方坯連鑄平均連澆爐數(shù)也可達(dá)7.9爐，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋁脫氧軸承鋼連澆5爐次。圖17為不同工藝水口結(jié)瘤情況，可以看到非鋁脫氧工藝中間包連澆十多爐后，水口無擴(kuò)徑，內(nèi)部無明顯結(jié)瘤，僅個(gè)別位置存在厚度約3mm的絮瘤物。對(duì)該水口內(nèi)壁進(jìn)行取樣觀察，發(fā)現(xiàn)主要為大顆粒的氧化鋁，是鋁碳質(zhì)水口本體。而低鋁工藝軸承鋼小方坯連鑄連澆10爐后水口內(nèi)壁結(jié)瘤情況，結(jié)瘤物厚度約為6mm。
圖15（a）非鋁脫氧及（b）鋁脫氧工藝中間包鋁含量統(tǒng)計(jì)
圖16連澆14爐后塞棒及液面曲線
表2不同工藝下連澆爐數(shù)對(duì)比
圖17（a）非鋁脫氧工藝水口內(nèi)壁結(jié)瘤情況及結(jié)瘤物，（b）低鋁脫氧工藝水口內(nèi)壁結(jié)瘤情況
因此，較高的鋁含量雖然有利于鋼中低氧/超低氧的控制，但是在實(shí)際生產(chǎn)中，小方坯鋁脫氧工藝軸承鋼連鑄時(shí)時(shí)常出現(xiàn)水口結(jié)瘤問題，而且隨著冶煉過程中鋁加入量的增加，水口越容易出現(xiàn)堵塞情況，說明鋼液的流動(dòng)性越差。
4、夾雜物誘發(fā)的軸承鋼疲勞壽命及斷裂臨界尺寸預(yù)測
將超聲疲勞實(shí)驗(yàn)得到的斷口在電鏡下進(jìn)行觀察，統(tǒng)計(jì)由夾雜物作為裂紋源造成斷裂的試樣，對(duì)夾雜物的成分進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)這些夾雜物主要為含鈣類復(fù)合夾雜物、尖晶石和氮化鈦。
圖 18夾雜物造成疲勞斷裂的門檻值
根據(jù)各類夾雜物的最小Kmax,inc值，計(jì)算得到不同加載應(yīng)力條件下，不同夾雜物引起疲勞斷裂的臨界尺寸如圖 19所示。當(dāng)夾雜物尺寸大于臨界尺寸時(shí)，疲勞裂紋就會(huì)萌生?？梢钥吹?，圖中所有夾雜物的臨界尺寸均隨應(yīng)力幅值的增大而減小，在同一加載應(yīng)力條件下，氮化鈦的臨界尺寸最小，而對(duì)于不同企業(yè)軸承鋼中的鈣鋁酸鹽的臨界尺寸，可以得到最大臨界尺寸和最小臨界尺寸，其他企業(yè)的鈣鋁酸鹽的臨界尺寸均在該區(qū)間內(nèi)。因此，可以得到不同類型夾雜物造成疲勞斷裂的臨界尺寸大小順序?yàn)椋旱?lt;尖晶石<硅酸鹽<鈣鋁酸鹽，而且當(dāng)應(yīng)力幅值為1200MPa時(shí)，各類型夾雜物的臨界尺寸分別為：氮化鈦12.04μm，尖晶石12.58μm，硅酸鹽12.66μm；鈣鋁酸鹽15.97μm。
圖 19不同夾雜物造成疲勞斷裂的臨界尺寸
