金属学报

作者：曹艳飞, 张潇, 刘宏伟, 王磊涛, 柯于斌, 何伦华, 谢振华, 王培, 李殿中

单位：1.中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心 沈阳 110016；2.散裂中子源科学中心 东莞 523803；3.中国科学院高能物理研究所 北京 100049

关键词：轴承钢,纳米碳化物,小角中子散射,残余应力,通用粉末衍射,

基金：国家自然科学基金项目(52031013);国家自然科学基金项目(52321001);国家自然科学基金项目(52201150)

M50钢是目前应用最广泛的航空发动机轴承钢，热处理过程中析出的复杂析出相对其性能具有关键影响。目前，有关深冷处理对纳米级碳化物的演化行为和特性的影响尚未澄清，深冷处理对轴承中残余应力的影响也有待揭示。本工作依托中国散裂中子源(CSNS)的小角中子散射(SANS)谱仪和通用粉末衍射(GPPD)谱仪，并结合高分辨透射电镜观察及轮廓法测量残余应力等，系统研究了深冷和回火过程中M50轴承钢中纳米级碳化物的演化行为，以及轴承服役过程中的残余应力变化规律。结果表明，深冷处理的M50轴承钢中主要存在椭球状和杆状两类典型的纳米级碳化物，回火处理后，杆状碳化物的数量增加、平均尺寸减小，增强了二次硬化效果。另外，利用球差校正透射电子显微镜在深冷+回火处理的M50钢中观察到只有几个原子厚的片层状碳化物，原子级能谱分析结果显示，片层状碳化物富集C、Cr、Mo、V元素，具有fcc结构，可以看作是几何各向异性碳化物的前驱体。精研和精磨状态航发轴承套圈中的残余应力基本相同，且处于低应力水平；轴承套圈经过服役后切向残余拉应力增加，自研轴承服役后的残余应力状态与进口轴承状态相近。

来源：2026年第3期

《金属学报》期刊编辑部

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