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        高碳鉻鋼制軸承套圈熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷分析

        2015-11-16 06:04:20孫欽賀
        金屬加工(熱加工) 2015年11期
        關(guān)鍵詞:裂紋

        ■孫欽賀

        高碳鉻鋼制軸承套圈在熱處理過程中,由于軸承鋼材料缺陷、熱處理工藝、加工設(shè)備,以及人為因素等導(dǎo)致了套圈組織過熱、欠熱、裂紋、變形超差、脫碳超標(biāo)、套圈部分硬度偏低及磕碰傷等缺陷。這些缺陷直接造成了產(chǎn)品報廢(如過熱、裂紋、脫碳嚴(yán)重及嚴(yán)重的磕碰傷等)。有的缺陷雖然不至于使產(chǎn)品報廢,但會對壽命產(chǎn)生影響(如欠熱、托氏體超標(biāo)),導(dǎo)致軸承早期破環(huán),有的缺陷會造成經(jīng)濟損失(如熱處理變形超差,需要整形耗費人力物力)。

        本文以實例分析方式,將遇到的軸承套圈在熱處理過程中產(chǎn)生的缺陷進行分析并加以整理歸納。

        1. 過熱

        高碳鉻鋼制軸承套圈淬火后組織應(yīng)為隱晶、細小結(jié)晶或小針狀馬氏體。而圖1所示出現(xiàn)粗大針狀馬氏體是明顯的過熱組織。這種顯微組織超過J B/T1 25 5—2014《滾動軸承 高碳鉻軸承鋼零件 熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。這種顯微組織會導(dǎo)致軸承的韌性下降,抗沖擊性能降低,軸承的壽命也降低。過熱嚴(yán)重時甚至?xí)斐纱慊鹆鸭y。其原因是淬火加熱溫度過高或加熱保溫時間太長造成的,也可能是原材料碳化物帶狀嚴(yán)重或退火組織碳化物大小分布不均勻。

        采取的措施是合理選擇加熱溫度、保溫時間。按材料標(biāo)準(zhǔn)選用,嚴(yán)格控制碳化物帶狀。提高退火質(zhì)量,如遇停電、設(shè)備故障等及時采取有效措施。

        2. 欠熱

        GCr15鋼制軸承套圈淬火后組織出現(xiàn)較為明顯針狀托氏體(見圖2)或較大團塊狀托氏體(見圖3),超過J B/T1255—2014《滾動軸承 高碳鉻軸承鋼零件 熱處理技術(shù)條件》規(guī)定,稱為欠熱組織。它使硬度下降,耐磨性急劇降低,影響軸承壽命。產(chǎn)生原因是淬火溫度偏低,保溫時間不夠或冷卻不良,采取的措施是適當(dāng)提高淬火加熱溫度和延長保溫時間,調(diào)整淬火冷卻介質(zhì)的冷卻能力等。

        圖1 過熱馬氏體組織

        圖2 針狀托氏體

        圖3 塊狀托氏體

        3. 淬火裂紋

        軸承零件在淬火冷卻過程中,因內(nèi)應(yīng)力所形成的裂紋(見圖4)稱淬火裂紋。經(jīng)檢驗,軸承套圈淬火后內(nèi)外徑或平面有細而長的裂紋,用線切割機切開觀察裂紋處沒有明顯的脫碳,如圖5所示。

        產(chǎn)生原因:淬火溫度過高或在淬火溫度上限保溫時間過長,冷卻太快,油溫度或淬火油中含有水分超標(biāo),以及車加工產(chǎn)生的應(yīng)力集中等。

        采取的措施:降低淬火加熱溫度,確保套圈在適宜的加熱溫度和保溫時間下加熱,淬火油溫控制在90℃左右,確保淬火油中含水分低于0.1%。

        4. 表面脫碳

        軸承套圈淬火、回火拋光后發(fā)現(xiàn)表面有明顯的麻點,線切割后觀察縱斷面發(fā)現(xiàn)脫碳層深度遠超過標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定(見圖6)。產(chǎn)生原因:套圈在淬火加熱過程中,淬火加熱爐內(nèi)的碳勢低,經(jīng)調(diào)查是由爐頂?shù)稳爰状嫉目灼渲杏幸粋€被堵塞,導(dǎo)致滴入爐內(nèi)甲醇量少所致。

        采取的措施:防止?fàn)t頂進氣管結(jié)炭,影響保護氣氛碳勢,要求操作工每班必須疏通1~2次。

        5. 磕碰傷

        套圈淬火、回火后發(fā)現(xiàn)有明顯的磕碰傷(見圖7),導(dǎo)致套圈報廢。

        產(chǎn)生原因:在熱處理過程中,工件在生產(chǎn)線掉落油槽過程中、接口處(如冷熱清洗劑之間、冷熱清洗機和回火爐之間)和回火爐落料口產(chǎn)生磕碰傷。

        采取的措施:在熱處理生產(chǎn)線各個接口處(如冷熱清洗機之間、冷熱清洗機和回火爐之間)和回火爐落料口加裝厚耐熱橡皮,防止產(chǎn)生磕碰傷。

        6. 變形

        軸承套圈在淬火加熱和冷卻以及組織轉(zhuǎn)變過程中,不可避免地產(chǎn)生熱應(yīng)力和組織應(yīng)力,這種應(yīng)力的變化導(dǎo)致了套圈發(fā)生變形。套圈淬火變形除了與本身剛度有關(guān)外還有如下因素:原材料成分,組織不均勻,退火組織不均勻,裝爐量大,淬火加熱溫度過高,淬火加熱不均勻;冷卻過程中冷卻不均勻,以及在冷卻過程中發(fā)生碰撞等。因此,為了減少變形,盡量采用較低的淬火加熱溫度和適當(dāng)?shù)谋貢r間,同時要求退火組織為均勻碳化物顆粒,適當(dāng)提高淬火冷卻油的溫度等。

        以上對軸承套圈熱處理過程中產(chǎn)生的主要缺陷原因進行了分析,并有針對性地提出預(yù)防糾正措施,對提高軸承套圈熱處理質(zhì)量期望能起到拋磚引玉的作用。但是在生產(chǎn)實踐中情況又是十分復(fù)雜的,還必須具體問題具體分析,只有這樣才能保證軸承套圈熱處理的質(zhì)量。

        圖4 淬火裂紋套圈

        圖5 套圈淬火裂紋處金相

        圖6 套圈脫碳圖片

        圖7 淬火套圈磕碰傷圖片

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