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軸承鋼球是軸承結(jié)構(gòu)中重要的部分，鋼球如果有缺陷會(huì)直接影響到軸承的性能使用，下面本公司為大家分享一下有關(guān)軸承鋼球缺陷毛坯宏觀形貌圖以及鋼球缺陷的原因和相關(guān)實(shí)現(xiàn)分析。
1、軸承鋼球缺陷毛坯宏觀形貌
如下圖1所示，此軸承鋼球缺陷形貌為垂直于環(huán)帶方向并跨越環(huán)帶，沿材料流線方向分布；缺陷長(zhǎng)度約為26mm。
圖1 缺陷鋼球形貌
2、軸承鋼球毛坯缺陷原因：
根據(jù)裂紋形貌，推測(cè)導(dǎo)致該鋼球產(chǎn)生缺陷的原因可能有以下幾種：
1)原材料存在缺陷，如材料裂紋等；
2)加熱溫度高，且速度快，鍛件內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生開裂；
3)終鍛溫度過低，在鍛打時(shí)產(chǎn)生開裂；終鍛溫度過高，冷卻速度過快或采用噴霧冷卻時(shí)產(chǎn)生濕裂。
3、毛坯鋼球及原材料試驗(yàn)
3.1毛坯鋼球裂紋區(qū)域的微觀分析
沿垂直于缺陷處進(jìn)行取樣，取樣位置見圖2，取樣大小30mm×15mm×10inn。沿缺陷橫截面處制成橫向金相試樣，用4％硝酸酒精溶液中進(jìn)行腐蝕。在光學(xué)顯微鏡下放大200倍和500倍進(jìn)行觀察，其缺陷形貌分別見圖3和圖4。
圖2 取樣位置
圖3 裂紋組織及形貌
圖4 裂紋區(qū)放大
由圖3和圖4可見，該缺陷為裂紋，在鋼球裂紋處表面、裂紋的兩側(cè)及尾部均出現(xiàn)明顯的脫碳和貧碳組織。其中裂紋兩側(cè)，一側(cè)脫碳非常嚴(yán)重，由白色的純鐵素體和少量的珠光體類型組織構(gòu)成。另一側(cè)貧碳組織由少量白色的純鐵素體和較多的的珠光體類型組織構(gòu)成；裂紋形貌呈現(xiàn)為折疊型擴(kuò)展；觀察非裂紋區(qū)域的組織及鋼球的表面組織均沒有任何的脫貧碳。觀察裂紋內(nèi)部，可見中間有灰黑色的氧化皮。觀察裂紋尾部，尾部較尖銳，排除鍛造濕裂。而裂紋離鋼球表面最深距離約為0.61mm，相對(duì)而言裂紋較淺，在后續(xù)的加工過程中其裂紋連同脫貧碳層全部被磨去，但對(duì)于裂紋較深的鋼球則會(huì)給成品球帶來嚴(yán)重的質(zhì)量問題，所以應(yīng)將其挑出。
對(duì)其內(nèi)部 的組織進(jìn)行 了觀察 ，見圖 5，顯然是屬 于一種未退火 的組織形貌 ，在晶粒內(nèi)部有 大量細(xì)小的片狀珠光體組織 ，未見任何網(wǎng)狀組織 ，說明該風(fēng) 電 鋼球的霧冷效果較好 ；而正常退 火后的鋼球 為分布 均勻的粒狀珠光體組織 ，其組織形貌見圖 6。顯然 ， 從圖 5該球的組織形貌可以判斷為該球所在的工 序 應(yīng)是未進(jìn)行球化退火前 的工序。該球組織 內(nèi)部無孔 洞類缺陷，呈現(xiàn)細(xì)小的片狀珠光體組織特征 ，說明鍛 造溫度適宜 ，不存在鍛造溫度過高所 導(dǎo)致的缺陷。
圖5 缺陷球正常區(qū)組織
圖6 球化退火組織
4、毛坯鋼球技材料榆驗(yàn)
4.1毛坯鈉球成分分忻
用手持合金分析儀確認(rèn)毛壞鋼球其材料為GCr15SiMn，用直讀光諧儀檢測(cè)主要化學(xué)成分見表1 ，可見其化學(xué)成分符合風(fēng)電軸承用鋼球棒料原材料的化學(xué)成分技術(shù)要求。
4.2高倍檢驗(yàn)
該球原材料規(guī)格為直徑38 mm，熱軋未退火態(tài)，采用模鑄鋼；對(duì)該爐號(hào)材料制備試樣，依據(jù)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其組織進(jìn)行高倍檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，其非金屬夾雜物、網(wǎng)狀碳化物、帶狀碳化物及液析碳化物、脫碳層等各項(xiàng)指標(biāo)均符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼球用熱軋未退火高碳鉻軸承鋼棒料質(zhì)量檢查規(guī)程》的要求。
導(dǎo)致的鋼球表面裂紋缺陷，原有的材料裂紋經(jīng)鋼球鍛造成形時(shí)，裂紋進(jìn)一步往深處擴(kuò)展，這一點(diǎn)從圖3可以非常清晰的看到。由于原材料表面裂紋出現(xiàn)，破壞了鋼基體的連續(xù)性，鋼球成形會(huì)在此處產(chǎn)生表面裂紋。
從鍛造毛坯鋼球組織分析來看，未見異常，排除鋼球毛坯裂紋是鍛造加熱溫度不當(dāng)所致。鋼球組織未出現(xiàn)細(xì)網(wǎng)狀碳化物，呈現(xiàn)細(xì)的片狀珠光體類組織。這與鋼球毛坯的冷卻速度控制合理有關(guān)，與鍛造裂紋無關(guān)，且可間接證明，鋼球毛坯的裂紋并非因冷卻過快所致。整個(gè)鍛造鋼球成形過程中，棒料只進(jìn)行了感應(yīng)加熱，未進(jìn)行其它的熱處理方式，單從感應(yīng)加熱而言毛坯是不會(huì)產(chǎn)生任何的脫碳，顯然裂紋脫碳是原材料遺留的材料裂紋脫碳所致。
從裂紋的橫截面形貌來看，該裂紋沿內(nèi)部擴(kuò)展進(jìn)一步發(fā)生改變路徑，且裂紋尾部較尖銳；顯然這與鍛造濕裂無關(guān)，因?yàn)闈窳训牧鸭y尾部較凸；鋼球只進(jìn)行了一次短時(shí)間感應(yīng)加熱，隨后的冷卻霧冷更不可能在裂紋源附近形成大的脫碳層。同時(shí)，在缺陷之外的其它表面，沒有任何脫碳的痕跡。董昌興等認(rèn)為裂紋附近如果發(fā)現(xiàn)脫碳，說明原始材料存在缺陷，在加熱過程中裂紋附近組織發(fā)生改變，容易形成白色的鐵素體。圓鋼表面裂紋缺陷主要與冶煉和軋制工藝有關(guān)。當(dāng)澆鑄出現(xiàn)問題時(shí)易造成心部裂紋和皮下氣泡；拉速不合適時(shí)易形成表面和心部裂紋。這些缺陷在軋制過程中隨軋件斷面縮小最終會(huì)延伸到表面，形成表面裂紋。另外軋制工藝不當(dāng)，也易產(chǎn)生表面裂紋，并且能使冶煉帶來的裂紋擴(kuò)大。
5、結(jié)論
原材料表面裂紋缺陷是導(dǎo)致鋼球毛坯開裂的主要原因，為了提高風(fēng)電軸承的鍛球質(zhì)量，鋼廠應(yīng)不斷改進(jìn)冶煉和軋制工藝，保證軸承鋼材的金屬連續(xù)性、組織均勻性、化學(xué)成分均勻性等，才能提高鋼球毛坯的質(zhì)量水平，保證風(fēng)電軸承鋼球的成品質(zhì)量。
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