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60粒轴承中的钢球裂成分了两半,是材质缺陷还是热处理出现了问题?

作者: 江西省机械行业商会 更新时间: 2019年10月22日 14:06:13 游览量: 88

简述:

60粒轴承中的钢球裂成分了两半,是材质缺陷还是热处理出现了问题? ,机械社区

钢球是球轴承中承载载荷的滚动体,是球轴承中最重要的零件之一,其加工过程相当复杂,从冷镦(或热轧、锻)球坯到最后的清洗包装,设及到诸多的加工工序,而每道加工工序都会对球的内在和表面质量产生较大的影响。钢球的制造质量会直接影响到轴承的使用寿命,因而是极其重要的[1]。钢球因材料冶金缺陷导致轴承失效的案例屡见不鲜,分析难度也不大,但对于小尺寸钢球开裂,尤其是内在冶金缺陷导致的开裂,由于难于通过热酸洗定位材料轧制方向,故分析难度就会增大。本文采用金相、硬度检测、宏观及微观观察分析的方法,广开思路,对钢球产生开裂的原因进行了分析。

某公司送检成品钢球5粒(断裂成半粒的钢球),材料为GCr15轴承钢,加工工艺过程如下:φ6.0mm热轧盘圆(连铸)→球化退火后冷拔成φ4.5mm→去应力退火后冷拔成φ3.2mm→去应力退火后冷拔成φ2.5mm→冷镦成钢球→冷、热加工成φ2.36mm成品钢球。该批次钢球共300万粒,用户在使用过程中发现约60粒开裂成两半,要求对钢球发生开裂的原因进行分析。

1.观察与分析

(1)宏观形貌

送检的5个半粒钢球断口的中心部位材料均呈现为线状分布,边缘光亮且凹凸不平,具有明显的挤压、磨损痕迹,其形貌见图1。

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图1 送检钢球宏观形貌

(2)断口的微观形貌观察与分析

为了更详细地观察缺陷形貌,任取半粒钢球放置在JSM-6380LV扫描电子显微镜下变倍观察断口形貌,结果表明:钢球中心部位约五分之三断口呈现为深浅不一平行的条带状,形貌自然、疏松,其余部位主要呈现为挤压、磨损状态,局部为瓷状断裂面,断口的微观形貌见图2~图5。采用EDS7582能谱仪对条带处的多处部位进行微区成分分析,发现材料内存在异常元素,主要为氧、钙、镁及微量的钠。

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图2 钢球断口低倍形貌

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图3 钢球断口中心部位放大

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图4 钢球断口局部高倍形貌

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图5 钢球断口局部放大形貌

(3)金相检查

取一粒钢球从心部条带处横向解剖,经磨制后观察发现:①条带剖面深度约0.25mm,条带周围还存在一些小孔隙(见图6和图7)。

60粒轴承中的钢球裂成分了两半,是材质缺陷还是热处理出现了问题?

图6 钢球心部条带的剖面形貌

60粒轴承中的钢球裂成分了两半,是材质缺陷还是热处理出现了问题?

图7 图6局部放大形貌