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        硬滲氮保持架斷裂分析

        2022-07-22 06:33:46宇,潘
        哈爾濱軸承 2022年2期
        關(guān)鍵詞:滲氮保持架斷口

        王 宇,潘 潔

        (瓦房店軸承集團(tuán)有限公司,遼寧 瓦房店 116300)

        1 前言

        滲氮工藝廣泛用于各種高速傳動(dòng)精密齒輪,高精度機(jī)床主軸(如鏜桿、磨床主軸),在變向負(fù)荷工作條件下要求疲勞強(qiáng)度很高的零件(如高速柴油機(jī)曲軸),以及要求變形很小和具有一定抗熱、耐蝕能力的耐磨零件。經(jīng)滲氮處理后,零件能獲得極高的表面硬度、良好的耐磨性、耐腐蝕性、高溫穩(wěn)定性和高疲勞強(qiáng)度[1]。對(duì)一批某規(guī)格深溝球軸承保持架進(jìn)行滲氮處理后,在現(xiàn)場(chǎng)裝配未使用情況下,部分軸承保持架斷裂。對(duì)該批軸承斷裂保持架及未斷裂保持架取樣檢驗(yàn),分析其斷裂原因。

        2 保持架檢驗(yàn)

        待檢試樣外觀形貌:斷裂保持架試樣見圖1,未斷裂保持架見圖 2。對(duì)圖 2 中軸承保持架進(jìn)行取樣檢驗(yàn)。

        圖1 斷裂保持架

        圖2 未斷裂保持架

        2.1 化學(xué)成分檢測(cè)

        將試樣表面滲氮層打磨掉,采用 ARL4460直讀光譜分析儀按 GB/T 4336—2016《碳素鋼和中低合金鋼 多元素含量的測(cè)定 火花放電原子發(fā)射光譜法(常規(guī)法)》對(duì)試樣進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果見表 1。根據(jù)該規(guī)格軸承圖紙要求,該保持架材料牌號(hào)為標(biāo)準(zhǔn) GB/T 13237—2013《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼板和鋼帶》中的 08Al,由表 1 可知該保持架化學(xué)成分均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

        2.2 硬度檢測(cè)

        采用KB 30SR-SA型維氏硬度計(jì)(檢測(cè)范圍:8~1000HV)對(duì)來樣進(jìn)行硬度檢驗(yàn),按GB/T 4340.1—2009《金屬材料維氏硬度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn),結(jié)果表明斷裂保持架與未斷裂保持架硬度有差異,檢驗(yàn)結(jié)果見表 2。

        表2 維氏硬度檢測(cè)

        2.3 顯微組織

        采用 LEICA DMRXE 金相顯微鏡檢驗(yàn),保持架晶粒度及游離滲碳體均符合 GB/T 13237—2013《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼冷軋鋼板和鋼帶》標(biāo)準(zhǔn)要求,檢測(cè)結(jié)果見表 3,晶粒度見圖 3 和圖 4。斷裂保持架表面滲氮厚度不均勻且不連續(xù),未斷裂保持架表面滲氮層明顯優(yōu)于斷裂保持架,滲氮層形貌見圖 5 和圖 6。

        表3 顯微組織檢測(cè)結(jié)果

        圖3 斷裂保持架晶粒度×100

        圖4 未斷裂保持架晶粒度×100

        圖5 斷裂保持架表面硬滲氮層×500

        圖6 未斷裂保持架表面硬滲氮層×500

        2.4 掃描電鏡斷口檢驗(yàn)及能譜分析

        使用 Axia 掃描電鏡分析檢測(cè),經(jīng)檢驗(yàn)判斷,斷裂保持架斷口為脆性沿晶斷口[2][3],人為折斷的未斷裂保持架斷口未見沿晶斷口,如圖7—10 所示。

        圖7 斷裂保持架斷口形貌×500

        圖8 人為折斷的未斷裂保持架斷口形貌×500

        圖9 斷裂保持架斷口形貌×2000

        圖10 人為折斷的未斷裂保持架斷口形貌×2000

        3 分析與討論

        根據(jù)保持架斷裂形式,結(jié)合理化分析,可以確定斷裂保持架為脆性沿晶斷裂。斷裂保持架表面硬滲氮層厚度不均勻且不連續(xù),該保持架硬度與未斷裂保持架相比略高。安裝時(shí)保持架受力造成應(yīng)力疊加,在滲氮層不連續(xù)處最易發(fā)生裂紋,從而引起保持架斷裂。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        該軸承僅在安裝條件下保持架嚴(yán)重?cái)嗔?,發(fā)生該失效現(xiàn)象的原因與保持架材料滲氮工藝有關(guān),應(yīng)嚴(yán)格控制材料滲氮工藝[4][5],保證滲氮層的均勻及連續(xù)。

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