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高碳铬轴承钢原材料缺陷

发布时间:2021-01-20
孙钦贺
(杭州骏马轴承有限公司质保部)
高碳铬轴承钢在原材料进厂检验和生产使用过程中,会发现一些缺陷影响到成品轴承的质量。本文将针对高碳铬轴承钢的这些缺陷,进行归纳分类整理并以典型图片形式呈现出来。
1  材料表面裂纹
轴承钢棒料进货检验时,发现轴承钢棒料沿钢材轧制方向有一条明显的表面裂纹,其长度和钢材棒料的长度相同,最深处1mm左右(见图1)。
图1
对带有表面裂纹的轴承钢棒料切取试样并经热酸洗后,轴承钢棒料表面的裂纹更加清晰,且裂纹深度1~2mm(见图2)。一般情况下,轴承钢棒料的外径或热酸洗后的试样都可看到。

图2
图3有表面裂纹的轴承钢棒料经中频感应加热、下料、镦粗后,料饼外径表面呈现明显裂纹,其深度2~3mm。图4冲孔后的锻件外径表面有非常明显的裂纹,深度2~3mm。
图3

(b)
图4
可见,如果有明显表面划痕或划伤裂纹的轴承钢棒料用于锻造生产轴承套圈,棒料表面缺陷经锻造加工后会进一步扩大张开,形成废品。
如果轴承钢棒料表面裂纹深度不是很深,被加工成轴承锻件经过车磨加工后外径还会看到明显的裂纹,有以上缺陷的裂纹套圈挑出后必须报废。图5轴承钢制套圈车件车削加工完成后,外径表面留有明显裂纹;图6轴承钢制套圈磨件经车磨加工完成后,外径表面还有明显裂纹。
图5
图6
2 轴承钢材料端面裂纹
轴承钢棒料端面有裂纹,轴承钢棒料用中频感应加热下料后发现棒料两端中心有明显的裂纹,带有端面裂纹的轴承钢棒料两端长度一般为100~200mm,有的甚至更长(见图7)。发现有裂纹的锻件必须报废。


图7
3 轴承钢棒料心部裂纹
轴承钢棒料切取试样,经热酸洗(试样置于50%盐酸水溶液中,加热至80℃,时间30min左右,经冷水冲洗后吹干)后,发现端面心部有长20mm左右的穿透性裂纹,如图8所示。
图8
如果轴承钢棒料心部有裂纹,经中频感应加热、下料、镦粗和套料等锻造加工工序后,棒料心部的裂纹会进一步扩大张开,导致废品(见图9)。因此,在进货检验或生产过程中如发现轴承钢棒料存在心部裂纹,应对该批次轴承钢棒料隔离报废或退货。

(b)
图9
4 轴承钢棒料材料心部空洞
轴承钢棒料中频感应加热剪切下料后发现端面明显的心部空洞,如图10所示。如果轴承钢棒料有空洞用于锻造轴承套圈,心部空洞经锻造后会进一步扩大张开,形成废品,如图11所示。

图10

(b)
图11
生产过程中发现轴承钢棒料心部空洞,应对该批次轴承钢棒料隔离报废或退货。
5 轴承钢棒料内大块状的非金属夹杂物
直径75mm轴承钢棒料经中频感应加热、剪切下料后,发现一整根轴承钢棒料心部有白色的非金属夹杂物(见图12、图13)。
图12
图13
轴承钢在生产过程中可能由于炼钢炉壁、浇包上的耐火材料被钢液冲刷剥落进入钢液中,浇注钢锭凝固后,大块状的夹杂沿轧制方向分布,导致轴承钢棒料内产生大块状的非金属夹杂物。
轴承钢中大块状夹杂物容易造成应力集中,加速滚动面的疲劳剥落,使轴承提前破坏。因此,对于加工过程中,肉眼可见的大块状夹杂物零件,一定要挑出报废,不能流入下道工序。
图14展示的是,高碳铬轴承钢经锻造、车削、热处理和磨削加工工序其滚道表面上的大块状非金属夹杂物实物形状。

图14
图15展示的轴承钢制轴承套圈磨削件滚道上的大块状非金属夹杂物在金相显微镜下放大100倍形状。
(a)100×
(b)100×
图15
6. 超标的带状或网状碳化物
轴承钢棒料按GB/T18254—2016标准要求抽样切取试样,对试样进行淬火,经硝酸酒精溶液深腐蚀后在放大100倍的金相显微镜下观察到带状碳化物(见图16)和网状碳化物(见图17);按GB/T18254—2016《高碳铬轴承钢》标准第8、第6评级图,评定为3.5级和3级,按GB/T18254—2016《高碳铬轴承钢》标准条款6.11碳化物不均匀性的规定判定为不合格,对该批次轴承钢棒料隔离并退货。
图16
图17
以上是笔者在轴承生产企业负责材料热处理及质量技术工作三十多年来积累的一些缺陷图片,对其分类归纳会存在不当的地方,期望能得到相关专家的指导。
来源:《金属加工(热加工)》2019年09期

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