董漢杰，陳翠麗，李國棟，李昭昆，焦 陽，張彥合

（洛陽LYC軸承有限公司技術(shù)中心，洛陽 471003）

1 軸承零件的常見缺陷

軸承零件在制造過程中，要經(jīng)過鍛造、碾擴、沖孔、車削、磨削、熱處理等多道工序，可能出現(xiàn)各種缺陷，以下為幾種常見的缺陷。

1.1 鍛造缺陷

（1）鍛造折疊：由于切料不齊、毛刺、飛邊等原因，容易在表面形成折疊，其特點是折疊較粗大，形狀不規(guī)則，易出現(xiàn)在零件表面。

（2）鍛造過燒：鍛造加熱溫度過高，保溫時間過長產(chǎn)生過熱，嚴重時晶界氧化甚至熔化［1］。微觀觀察不僅表面層金屬晶界被氧化開裂呈現(xiàn)尖角，而且，金屬內(nèi)部成分偏析較嚴重的區(qū)域的晶界開始熔化，嚴重時也會形成尖角狀洞穴。過燒的材料在這種缺陷狀態(tài)下進行鍛造加工，受到重錘的鍛打、沖孔及碾擴，缺陷處會在此產(chǎn)生撕裂，形成更大的缺陷。鍛造嚴重過燒的表面形態(tài)如桔子皮，上面分布有細小的裂縫和很厚的氧化皮。

1.2 淬火裂紋

在淬火過程中，當淬火溫度過高或冷卻速度太快，內(nèi)應(yīng)力大于材料的斷裂強度時，就會出現(xiàn)淬火裂紋。

1.3 磨削缺陷

軸承零件在磨削加工中，由于砂輪進給量太大、砂輪軸跳動、切削液供給不充分及砂輪磨粒鈍等，均易使零件產(chǎn)生磨削裂紋。另外，熱處理時淬火溫度過高而造成零件的組織過熱、晶粒粗大，殘余奧氏體量較多、有網(wǎng)狀和粗大顆粒。

1.4 原材料缺陷

原材料缺陷有裂紋、白點、夾雜等。裂紋沿鋼材軋制方向分布，有的單條，多者數(shù)條，大部分是軋制時形成的表面裂紋。

2 磁粉探傷缺陷磁痕分析

2.1 鍛造缺陷

（1）鍛造折疊：最好采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰、直觀［2］。鍛造折疊的磁痕一般與表面成一定角度的線狀、溝狀及魚鱗片狀。

（2）鍛造過燒：宜采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰。麻點孔洞為鍛造過燒缺陷所致。

2.2 淬火缺陷

宜采用熒光磁粉探傷來提高靈敏度和可靠性。淬火缺陷磁痕一般呈斜線形、圓弧形、樹枝狀或網(wǎng)狀，起始部位較寬，隨延伸方向逐漸變細。

2.3 磨削缺陷

磨削缺陷的磁痕一般呈網(wǎng)狀、輻射狀、平行線狀或龜裂狀，磁痕細而尖，輪廓較清晰，出現(xiàn)數(shù)量多，通常與磨削方向垂直。

2.4 原材料缺陷

探傷時很容易識別。裂紋一般存在于機加工材料的外徑上，沿鋼材軋制方向、呈直線分布。

3 熒光磁粉探傷缺陷形貌

磁粉探傷時鍛造折疊、鍛造過燒、淬火裂紋、磨削裂紋、原材料裂紋的形貌如圖1（a）～（e）所示。

4 缺陷形貌分析

4.1 鍛造折疊

將此類缺陷的截面制成金相試樣在顯微鏡下觀察，缺陷尾部圓鈍，兩側(cè)光滑，有明顯氧化現(xiàn)象，缺陷內(nèi)未發(fā)現(xiàn)材料夾雜物等異物分布，圖2 為缺陷局部形貌。冷酸腐蝕金相試樣后觀察，缺陷部位及其兩側(cè)有嚴重的脫碳及氧化現(xiàn)象，觀察缺陷分層處的表面形貌，其塑性變形痕跡較明顯，無撕裂狀斷口形貌。經(jīng)過顯微硬度檢測及金相觀察，缺陷分層處表面存在不同程度的滲碳硬化現(xiàn)象，如圖3所示。綜上分析，表明該缺陷應(yīng)在熱處理淬火之前就已存在，并且與外界相通，判定缺陷為鍛造折疊［3］。

4.2 鍛造過燒

沿缺陷截面制取金相試樣后在顯微鏡下進行觀察，可見孔洞在表面及次表面均有分布，局部呈尖角狀，大小不一，深不見底，邊緣有細小裂紋分布，部分區(qū)域已出現(xiàn)晶界氧化現(xiàn)象，孔洞形貌如圖4所示。另沿缺陷孔洞處砸制斷口后觀察斷口面，可見斷口呈石狀斷口，其上分布大量孔洞及微細裂紋，圖5所示為掃描電子顯微鏡觀察斷口形貌。綜上分析，此缺陷為鍛造過燒。

圖1 五種常見制造缺陷形貌

圖3 冷酸腐蝕后鍛造折疊缺陷橫截面形貌

圖4 鍛造過燒缺陷截面孔洞金相形貌

圖5 孔洞斷口處掃描電鏡形貌

4.3 淬火裂紋

基本沿圓周方向分布，尾部尖細。切取裂紋處制成金相試樣后觀察，可見裂紋很深，基本垂直于外表面，其內(nèi)未發(fā)現(xiàn)材料夾雜等異物分布。沿裂紋處砸制斷口后觀察，斷口為脆性斷口，斷口面有明顯回火色，見圖6 所示。綜上所述，此缺陷為淬火裂紋。

圖6 淬火裂紋處斷口形貌

4.4 磨削裂紋

磁痕多集中分布在中間部位，沿圓周方向，呈長線狀或樹枝狀，局部有分叉，磁痕收斂。制取裂紋截面金相試樣后觀察，裂紋較細，垂直于表面，其內(nèi)未見材料夾雜、氧化皮等異物分布，形貌如圖7所示。經(jīng)對表面應(yīng)力檢測，檢測結(jié)果顯示滾道表面裂紋，為磨削裂紋。

4.5 原材料裂紋

沿裂紋截面制取金相試樣后觀察，可見在裂紋表層有大量氧化夾雜物分布，形貌如圖8所示。經(jīng)過分析，此裂紋為原材料裂紋。

圖7 磨削裂紋金相形貌

圖8 原材料裂紋處夾雜物形貌

5 結(jié)論

敘述了磁粉探傷時幾種常見缺陷的產(chǎn)生原因、磁痕特征，并對其進行了形貌分析和產(chǎn)生原因的總結(jié)，利于制造過程中采取改進工藝措施防止缺陷產(chǎn)生。

［1］張菊水.鋼的過熱和過燒［M］.上海：科學(xué)技術(shù)出版社，1984：185.

［2］中國機械工程學(xué)會無損檢測學(xué)會.無損檢測磁粉探傷培訓(xùn)教材［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1987.

［3］中國特種設(shè)備檢驗協(xié)會.承壓類特種設(shè)備無損檢測相關(guān)知識［M］.北京：中國勞動社會保障出版社出版社，2007.