Eliminación de defectos estructurales en el acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos

Tras el temple y revenido de martensita, la estructura de las piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono debe ser criptocristalina o cristalina fina con martensita acicular pequeña. Además, debe tener carburo residual fino distribuido uniformemente y una pequeña cantidad de austenita residual.

En el caso de los microbiselados, se admite una pequeña cantidad de troostita acicular o masiva, como se muestra en la Fig. 1.

La microestructura tras temple y revenido debe cumplir con la cláusula 3.2.2 de JB/T1255-2014, las especificaciones técnicas para el tratamiento térmico de piezas de acero al cromo con alto contenido de carbono para rodamientos.

Esta estructura de acero para rodamientos al cromo con alto contenido en carbono presenta buena dureza, resistencia, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga.

Tras el revenido, el acero para rodamientos también puede adquirir excelentes propiedades integrales, como elasticidad, tenacidad y estabilidad dimensional.

Fig. 1 Microestructura de martensita temple y revenido (500 ×)

Durante el tratamiento térmico de piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos, pueden producirse diversos defectos debido a problemas con los materiales de acero para rodamientos, el proceso de tratamiento térmico, el equipo de procesamiento y factores humanos. Estos defectos pueden incluir el sobrecalentamiento de la microestructura metalográfica (martensita de aguja gruesa), el subcalentamiento de la microestructura metalográfica (troostita superior a la norma), carburos de grano grueso, carburos de red graves y otros defectos de microestructura.

Algunos de estos defectos de la microestructura metalográfica pueden causar directamente el desguace del producto, como la microestructura metalográfica sobrecalentada (martensita de aguja gruesa). Sin embargo, es posible que otros defectos no provoquen el desguace del producto, pero sí pueden afectar negativamente a su vida útil.

Por ejemplo, una microestructura metalográfica subcalentada (troostita superior a la norma) puede afectar a la vida útil del rodamiento, provocando la rotura prematura del anillo del rodamiento y afectando significativamente a la calidad del producto del rodamiento.

1. Microestructura metalográfica sobrecalentada por enfriamiento (martensita de aguja gruesa)

Las figuras 2 y 3 muestran la microestructura metalográfica resultante del templado a una temperatura de recalentamiento, que presenta una estructura acicular gruesa. martensita con características estructurales distintas. Se sabe que este tipo de estructura disminuye la tenacidad y la resistencia al impacto del rodamiento, lo que conlleva una vida útil más corta e incluso grietas por enfriamiento en casos de sobrecalentamiento severo.

Fig. 2
Fig. 3

(1) Causa

Este problema se debe principalmente a una temperatura de calentamiento de enfriamiento excesivamente alta o a un tiempo de mantenimiento prolongado en el límite superior de la temperatura de calentamiento de enfriamiento, lo que provoca una disolución excesiva de los carburos secundarios. El sitio austenita También se da al grano la oportunidad de crecer, debilitando el efecto obstaculizador sobre el crecimiento de la martensita y aumentando la posibilidad de un mayor crecimiento de martensita.

Cuando se observa bajo un microscopio metalográfico de 500x (o 1000x), la microestructura metalográfica sobrecalentada es evidente como martensita de aguja gruesa.

Otra posible causa es la presencia de carburos seriamente bandeados en la materia prima o la distribución desigual del tamaño de los carburos en la estructura recocida, lo que da lugar a perlita en escamas finas en la estructura recocida.

Incluso durante el enfriamiento normal, puede formarse martensita acicular gruesa en zonas con carburos poco distribuidos o partículas finas, con pocos obstáculos para el crecimiento de la martensita.

Superficie descarburización produce poco o ningún carburo y, por lo tanto, tiene un efecto mínimo en la obstaculización del crecimiento de la martensita.

Si las condiciones de enfriamiento son óptimas, la martensita aún tiene la oportunidad de crecer y formar martensita acicular gruesa.

(2) Medidas

Es importante elegir una temperatura de temple y un tiempo de calentamiento adecuados. Estos parámetros deben seleccionarse de acuerdo con las normas del material, y es necesario controlar estrictamente la formación de bandas de carburo.

Mejorar la calidad de recocidoPor lo tanto, es fundamental vigilar de cerca la temperatura del horno durante la producción. En caso de fallo eléctrico o del equipo, deben tomarse medidas oportunas y eficaces para evitar cualquier impacto negativo en el proceso.

2. Microestructura metalográfica de temple en caliente (la troostita supera la norma)

La troostita es una estructura que se forma por subenfriamiento o enfriamiento deficiente durante el proceso de enfriamiento. Es el resultado de la transformación en perlita de austenita.

La troostita tiene una estructura perlítica excepcionalmente fina. En el acero portante, la troostita puede clasificarse en cuatro tipos en función de su morfología metalográfica: troostita masiva (véase la Fig. 4), troostita acicular (véase la Fig. 5), una combinación de estructuras aciculares y masivas (véase la Fig. 6) y troostita en bandas (véase la Fig. 7).

Fig. 4 la microestructura metalográfica tiene troostita en grumos grandes
Fig. 5 microestructura metalográfica con troostita acicular evidente
Fig. 6 microestructura metalográfica: troostita acicular y troostita masiva mezcladas
Fig. 7 microestructura metalográfica: troostita bandeada

La estructura de troostita puede encontrarse en el acero para rodamientos templado, y puede provocar una disminución tanto del dureza y resistencia del acero. Esta estructura también es desfavorable para la resistencia al desgaste y a la fatiga, y reduce en gran medida la resistencia a la oxidación del acero para rodamientos.

Aunque la dureza de la pieza está dentro del rango cualificado, la presencia de una pequeña cantidad de troostita acicular y masiva sí cumple los requisitos de microestructura metalográfica especificados en las condiciones técnicas JB/T1255-2014 para el tratamiento térmico de piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos.

Sin embargo, la presencia de troostita masiva y reticular supera las disposiciones de la norma, lo que la convierte en una estructura no cualificada. Esto puede dar lugar a una menor dureza de la pieza y facilitar la identificación de puntos blandos tras el decapado.

(1) Causa

La troostita masiva se forma cuando el calentamiento es insuficiente (temperatura demasiado baja o tiempo de mantenimiento demasiado corto). Esto da lugar a una concentración de aleación austenítica desigual y a una baja templabilidad en determinadas zonas del acero, lo que provoca la transformación en perlita durante el enfriamiento normal.

La troostita acicular se forma debido a un enfriamiento deficiente, donde la medio de enfriamiento no es capaz de enfriar el acero a un ritmo suficiente. Incluso con un calentamiento normal, es posible que algunas zonas del acero no alcancen el tasa de enfriamiento crítica necesario para un endurecimiento adecuado.

La troostita zonal se forma cuando hay carburos presentes en la materia prima del acero para rodamientos que se distribuyen en forma de banda en zonas con baja concentración de carbono.

(2) Medidas

Si aparece troostita durante la producción, hay que inspeccionar su microestructura metalográfica y analizar las causas para tomar las medidas oportunas.

Si la troostita está en forma masiva, la temperatura de calentamiento del temple debe aumentarse adecuadamente y el tiempo de mantenimiento debe prolongarse.

Si la troostita tiene forma acicular, deberá aumentarse la velocidad de enfriamiento.

Si la temperatura de calentamiento, la conservación del calor y el enfriamiento están dentro de los márgenes normales pero sigue produciéndose troostita, es necesario comprobar si hay problemas con la materia prima, problemas de control de la temperatura, mal funcionamiento del equipo y otras posibles causas. Es importante identificar la causa a tiempo y tomar las medidas necesarias.

3. Carburo de red severo

La figura 8 muestra la grave formación de carburo de red resultante de la corrosión profunda utilizando una solución alcohólica de ácido nítrico 4%.

Este defecto estructural no se produce durante el proceso de enfriamiento, sino que es el resultado de un laminado, forjado o estampado inadecuados. recocido. Sólo puede detectarse mediante inspección posterior al temple.

Fig. 8 carburo de red

(1) Causa

La presencia de carburos reticulados en el acero aumenta la falta de homogeneidad de su composición química. Esto puede provocar importantes tensiones estructurales durante el tratamiento térmico y el enfriamiento, lo que a su vez puede causar deformaciones y grietas en las piezas.

Los carburos reticulados debilitan la relación entre los granos de la matriz y reducen la propiedades mecánicas del acero. En particular, pueden reducir en gran medida las propiedades de impacto del acero. Además, a medida que aumenta el nivel de carburos reticulados, las propiedades de impacto del acero siguen disminuyendo.

Los carburos de red también tienen un efecto significativo en la resistencia a la flexión y a la tracción del acero. Además, el contacto resistencia a la fatiga del acero disminuye al aumentar el nivel de carburos reticulados. De hecho, la resistencia a la fatiga por contacto de las probetas longitudinales con carburos reticulados gruesos disminuye aproximadamente 30%.

Cada aumento de grado de carburo reticulado reduce la vida útil de las piezas en aproximadamente un tercio. Los carburos reticulados severos no pueden eliminarse en posteriores procesos de recocido de esferoidización, y la estructura de los carburos sólo puede eliminarse o mejorarse mediante un proceso de normalización.

En los casos en que el carburo reticulado es ligero, parte de la red puede romperse y esferoidizarse durante el recocido de esferoidización. Sin embargo, si las partículas de carburo son más grandes, las partículas de carburo en la estructura recocida esferoidizada pueden no ser uniformes.

(2) Medidas

Debe aplicarse un control estricto de los carburos reticulados presentes en las materias primas del acero para rodamientos. El nivel de carburos reticulados no debe superar el límite especificado en GB/T18254-2016 para el acero para rodamientos al cromo con alto contenido de carbono.

Durante el proceso de forja de piezas forjadas para rodamientos, es importante regular la velocidad de enfriamiento para evitar la formación de carburos reticulados resultantes de una velocidad de enfriamiento lenta.

En caso necesario, puede utilizarse el enfriamiento por aire para acelerar la velocidad de enfriamiento de las piezas forjadas y evitar la aparición de carburos reticulados.

4. Conclusión

Se ha realizado un análisis en profundidad de las causas de los defectos primarios en la microestructura de las piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos después del temple, y se han propuesto medidas preventivas y correctoras para mejorar la calidad del temple de las piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos.

Dada la complejidad de las prácticas de producción, es crucial realizar un análisis específico de las diferentes situaciones para asegurar la calidad del temple de las piezas de acero al cromo con alto contenido en carbono para rodamientos y garantizar la calidad interna fiable de los productos para rodamientos.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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