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滾子表面缺陷分析

2013-07-12

鄭曉敏1　梁華2
（1.萬(wàn)向集團(tuán)技術(shù)中心，杭州　311215；2.洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司，洛陽(yáng)　471039）
　　摘　要：采用金相分析以及掃描電鏡、能譜分析等試驗(yàn)方法對(duì)滾子表面缺陷進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：滾子表面的麻坑（黑點(diǎn)）缺陷是腐蝕坑，主要是由于熱處理爐保護(hù)氣氛不純，滾子在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生表面腐蝕而形成。
　　關(guān)鍵詞：滾動(dòng)軸承；滾子；表面缺陷；腐蝕
　　某公司生產(chǎn)的滾子材料為GCrl5，其加工工藝為：冷沖壓→軟磨→熱處理→噴丸處理→硬磨。在對(duì)熱處理和噴丸后的滾子檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)其端面、大端面倒角等處均出現(xiàn)不同程度的表面麻坑?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得知，不同型號(hào)的滾子同時(shí)出現(xiàn)麻坑?，F(xiàn)從中任意選取熱處理后相同規(guī)格的3粒滾子進(jìn)行分析。
　　1　檢驗(yàn)與分析
　　1.1 宏觀檢查
　　麻坑缺陷主要出現(xiàn)在端面球基面和大端面倒角處，而滾動(dòng)面上數(shù)量較少。麻坑缺陷主要呈黑色，尺寸大小不一且隨機(jī)分布，其宏觀形貌如圖1所示。
　　1.2 金相檢測(cè)
　　從滾子的大端面進(jìn)行縱向解剖，經(jīng)制樣后放置在顯微鏡下觀察，檢驗(yàn)結(jié)果如下：麻坑深度為0.01-0.05mm，周圍無(wú)明顯脫碳；滾子的淬回火組織按照J(rèn)B1255-2001標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定結(jié)果為：馬氏體組織5級(jí)，網(wǎng)狀碳化物2級(jí)，符合標(biāo)準(zhǔn)要求，金相組織如圖2所示。另將一粒滾子從中部進(jìn)行橫向切割，經(jīng)磨制后參照GB/T 18254-2002標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行低倍組織檢驗(yàn)，中心疏松<1級(jí)，為合格。未發(fā)現(xiàn)其他冶金缺陷。
　　1.3 電鏡及能譜分析
　　將一粒經(jīng)熱處理后的滾子采用超聲波清洗烘干后，放置在JSM-5610LV掃描電鏡下進(jìn)行變倍觀察，同時(shí)采用能譜儀對(duì)滾子表面麻坑缺陷的內(nèi)部成分進(jìn)行分析。電鏡下麻坑缺陷形貌如圖3所示。圖3a為較低倍數(shù)下的形貌，聚集著許多深淺不一的麻坑。圖3b為對(duì)其中一個(gè)典型麻坑特別放大的形貌，從中能夠看到麻坑邊緣為自然形態(tài)，整體呈現(xiàn)為腐蝕形貌。
　　對(duì)麻坑內(nèi)材料成分進(jìn)行微觀分析的結(jié)果見(jiàn)表1。結(jié)果表明，麻坑內(nèi)材料成分除基體元素外主要為O，Na，Ca和S。
　　2　結(jié)果分析與討論
　　通常導(dǎo)致滾子表面產(chǎn)生缺陷的因素有材料表面缺陷殘留、冶金缺陷、砂輪傷及銹蝕（或腐蝕）等。
　　其中由于材料表面缺陷殘留造成的缺陷大多分布在滾子外徑面上；而由冶金缺陷造成的表面缺陷則需區(qū)別對(duì)待，如夾雜物或夾雜物脫落造成的缺陷隨機(jī)分布，但一般數(shù)量有限；而其他冶金缺陷如縮孔、疏松等則需結(jié)合低倍、高倍檢驗(yàn)來(lái)確定；材料砂輪傷是由于磨削工藝不當(dāng)造成的，其缺陷具有特定的形貌特征；由銹蝕或腐蝕造成的表面缺陷需要通過(guò)詳細(xì)的分析確定造成的原因。
　　（1）滾子材料的低倍組織符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求， 說(shuō)明材料無(wú)宏觀冶金缺陷，麻坑的產(chǎn)生與材料的致密度沒(méi)有直接的因果關(guān)系。
　?。?）根據(jù)能譜分析的結(jié)果確定，麻坑內(nèi)產(chǎn)物的成分除基體元素外主要是O，Na，Ca和s，其中S和0形成的化合物具有較強(qiáng)的腐蝕性。由于滾子表面的麻坑是在熱處理之后發(fā)現(xiàn)的，根據(jù)金相檢驗(yàn)的結(jié)果（麻坑底部無(wú)脫碳）并結(jié)合電鏡對(duì)缺陷的形貌觀察，可以確定麻坑缺陷主要是在熱處理過(guò)程中形成的腐蝕坑，推測(cè)是由于熱處理爐保護(hù)氣氛不純，使?jié)L子在高溫狀態(tài)下表面產(chǎn)生了腐蝕而形成的。由于滾子的端面球基面和倒角處較為粗糙，尤其是倒角還存在邊角效應(yīng)現(xiàn)象，相對(duì)于滾子的外徑面來(lái)說(shuō)就更容易發(fā)生腐蝕并形成較多較深的腐蝕坑。通過(guò)更換熱處理爐保護(hù)氣氛，沒(méi)有再發(fā)生類似的麻坑缺陷。因此可以確定該麻坑缺陷是由于熱處理爐保護(hù)氣氛不純引起的。在熱處理過(guò)程中一定要保證熱處理爐保護(hù)氣氛的質(zhì)量。 
來(lái)源：《軸承》2009年3期