AISI 52100轴承钢中白色刻蚀结构的相与微观组织表征及其对白色刻蚀区的揭示

《Journal of Materials Research and Technology》：Characterization of phase and microstructure of white etching structure and its revelation on white etching areas in AISI 52100 bearing steel

　　

白色刻蚀区（WEAs）作为重载条件下滚子轴承过早失效中的一种变质组织已被研究了半个多世纪。在大多数关于WEAs的已发表文献中，这种变质组织被认为是纳米晶铁素体，并与局部剧烈塑性变形引起的微观组织分解有关，但迄今为止关于WEAs的微观组织和形成机制仍存在争议。透射电子显微镜分析难以识别纳米晶马氏体与铁素体之间的晶格常数差异。在这项研究中，研究人员利用高压扭转（HPT）技术在退火态AISI 52100轴承钢中获得了具有WEA样纳米晶的块体白色刻蚀结构（WES）。结果表明，HPT获得的纳米晶与滚动接触疲劳条件下形成的WEAs表现出相似的白刻蚀特征、晶粒形貌、晶粒尺寸、碳分布特征和显微硬度。对WES的分析表明，碳过饱和的体心立方（BCC）结构纳米晶可能存在于AISI 52100轴承钢中。如果WEAs具有体心立方结构，由于碳的过饱和，这种变质组织不能被认定为纳米晶铁素体。因此，这表明具有碳过饱和纳米晶的WEAs应通过马氏体的连续细化形成，而不是转变为铁素体。此外，碳再分配在马氏体细化过程中作为一个附加过程发生，当晶粒尺寸大于允许全位错运动的临界尺寸（21-36 nm）时，位错运动起主导作用。

滚动轴承在重载循环接触下常出现白色刻蚀区（WEAs），这是一种与轴承过早失效密切相关的变质组织。半个多世纪以来，大量研究将WEA视为纳米晶铁素体，认为其由局部剧烈塑性变形导致马氏体分解而形成。然而，由于纳米晶马氏体与铁素体的晶格常数差异极小，透射电子显微镜难以区分两者，因此WEA的相组成和形成机制仍是未解之谜。本研究由Bo Gao等人完成，利用高压扭转（HPT）技术在退火态AISI 52100