Устранение дефектов структуры в высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали | MachineMFG

Устранение дефектов структуры в высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали

0
(0)

После мартенситной закалки и отпуска структура деталей подшипников из высокоуглеродистой хромистой стали должна быть криптокристаллической или мелкокристаллической с мелким ациклическим мартенситом. Кроме того, она должна иметь равномерно распределенный мелкий остаточный карбид и небольшое количество остаточного аустенита.

Для микрошип допускается небольшое количество ациклического или массивного троостита, как показано на рис. 1.

Микроструктура после закалка и отпуск должны соответствовать пункту 3.2.2 JB/T1255-2014, техническим условиям на термообработку деталей из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали для подшипников качения.

Такая структура высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали отличается хорошей твердостью, прочностью, износостойкостью и усталостной прочностью.

После закалки подшипниковая сталь приобретает отличные комплексные свойства, такие как упругость, вязкость и стабильность размеров.

Рис. 1 Микроструктура мартенсит закалка и отпуск (500 ×)

В процессе термической обработки деталей подшипников из высокоуглеродистой хромистой стали могут возникать различные дефекты, связанные с материалами подшипниковой стали, процессом термической обработки, технологическим оборудованием и человеческим фактором. К таким дефектам можно отнести перегрев металлографической микроструктуры (крупноигольчатый мартенсит), недогрев металлографической микроструктуры (троостит, превышающий стандарт), крупнозернистые карбиды, серьезные сетевые карбиды и другие дефекты микроструктуры.

Некоторые из этих дефектов металлографической микроструктуры могут стать непосредственной причиной отбраковки изделия, например, перегретая металлографическая микроструктура (крупноигольчатый мартенсит). Однако другие дефекты могут не приводить к отбраковке изделия, но все же негативно влиять на срок его службы.

Например, недогретая металлографическая микроструктура (троостит, превышающий норму) может повлиять на срок службы подшипника, привести к раннему разрушению кольца подшипника и значительно ухудшить качество подшипниковой продукции.

1. Закалочная перегретая металлографическая микроструктура (крупноигольчатый мартенсит)

На рис. 2 и 3 показана металлографическая микроструктура, полученная в результате закалки при температуре перегрева, демонстрирующая крупноациклические мартенсит с ярко выраженными структурными характеристиками. Известно, что такой тип структуры снижает вязкость и ударопрочность подшипника, что приводит к сокращению срока службы и даже к образованию трещин при сильном перегреве.

Рис. 2
Рис. 3

(1) Причина

Эта проблема в основном вызвана слишком высокой температурой нагрева при закалке или длительным временем выдержки при верхнем пределе температуры нагрева при закалке, что приводит к чрезмерному растворению вторичных карбидов. Сайт аустенит зерно также получает возможность расти, ослабляя тормозящее влияние на рост мартенсита и увеличивая возможность роста мартенсита.

При просмотре под металлографическим микроскопом с увеличением 500x (или 1000x) перегретая микроструктура видна как крупноигольчатый мартенсит.

Другой возможной причиной является наличие в сырье сильно полосчатых карбидов или неравномерное распределение карбидов по размерам в отожженной структуре, что приводит к образованию мелкочешуйчатого перлита в отожженной структуре.

Даже при нормальной закалке крупноациклический мартенсит может образовываться в областях с редким распределением карбидов или мелких частиц, где мало препятствий для роста мартенсита.

Поверхность обезуглероживание приводит к образованию небольшого количества карбидов или их отсутствию и, следовательно, оказывает минимальное влияние на рост мартенсита.

Если условия охлаждения оптимальны, мартенсит еще имеет шанс вырасти и образовать крупноациклический мартенсит.

(2) Меры

Важно выбрать подходящую температуру закалки и время нагрева. Эти параметры должны быть подобраны в соответствии со стандартами на материал, при этом необходимо строго контролировать образование карбидных полос.

Повысить качество отжигПоэтому очень важно тщательно следить за температурой в печи во время производства. В случае сбоя в работе электропитания или оборудования необходимо принять своевременные и эффективные меры для предотвращения негативного влияния на процесс.

2. Металлографическая микроструктура закалки при нагреве (троостит превышает стандарт)

Троостит - это структура, которая образуется в результате недоохлаждения или плохого охлаждения в процессе охлаждения. Он образуется в результате перлитного превращения аустенит.

Троостит имеет исключительно тонкую перлитную структуру. В подшипниковой стали троостит можно разделить по металлографической морфологии на четыре типа: массивный троостит (см. рис. 4), ациклический троостит (см. рис. 5), сочетание ациклических и массивных структур (см. рис. 6) и полосчатый троостит (см. рис. 7).

Рис. 4 Металлографическая микроструктура имеет крупные куски троостита
Рис. 5 Металлографическая микроструктура с явно выраженным ациклическим трооститом
Рис. 6 Металлографическая микроструктура: ацикулярный троостит и массивный троостит в смеси
Рис. 7 Металлографическая микроструктура: полосчатый троостит

Структура троостита встречается в закаленной подшипниковой стали и может приводить к снижению как твердость и прочность стали. Такая структура также неблагоприятна для износа и усталостной прочности и значительно снижает устойчивость подшипниковой стали к ржавчине.

Хотя твердость детали находится в пределах допустимого диапазона, наличие небольшого количества ацикулярного и массивного троостита не соответствует требованиям к металлографической микроструктуре, указанным в технических условиях JB/T1255-2014 для термической обработки деталей из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали для подшипников качения.

Однако наличие массивного и сетчатого троостита выходит за рамки стандартных положений, что делает его неквалифицированной структурой. Это может привести к снижению твердости детали и облегчить выявление мягких участков после травления.

(1) Причина

Массивный троостит образуется при недостаточном нагреве (слишком низкая температура или слишком короткое время выдержки). Это приводит к неравномерной концентрации аустенитного легирования и низкой прокаливаемости в определенных участках стали, что приводит к перлитному превращению при нормальном охлаждении.

Ациклический троостит образуется в результате плохого охлаждения, где закалочная среда не в состоянии охлаждать сталь с достаточной скоростью. Даже при нормальном нагреве некоторые участки стали могут не достичь критическая скорость охлаждения необходимые для правильной закалки.

Зональный троостит образуется при наличии карбидов в исходном материале подшипниковой стали, которые распределяются в виде полос в зонах с низкой концентрацией углерода.

(2) Меры

Если в процессе производства появляется троостит, его металлографическая микроструктура должна быть проверена, а причины проанализированы, чтобы принять соответствующие меры.

Если троостит имеет массивную форму, температуру нагрева при закалке следует увеличить, а время выдержки продлить.

Если троостит имеет ациклическую форму, скорость охлаждения следует увеличить.

Если температура нагрева, сохранения тепла и охлаждения находятся в пределах нормы, но троостит все равно появляется, необходимо проверить наличие проблем с сырьем, температурным контролем, неисправности оборудования и другие возможные причины. Важно своевременно выявить причину и принять необходимые меры.

3. Карбид для тяжелых сетей

На рис. 8 показано сильное образование карбида в результате глубокой коррозии с использованием спиртового раствора азотной кислоты 4%.

Этот структурный дефект не возникает в процессе закалки, а скорее является результатом неправильной прокатки, ковки или отжиг. Его можно обнаружить только при осмотре после закалки.

Рис. 8 Карбид сетевой

(1) Причина

Наличие сетчатых карбидов в стали увеличивает неоднородность ее химического состава. Это может привести к возникновению значительных структурных напряжений при термообработке и закалке, что, в свою очередь, может вызвать деформацию и растрескивание деталей.

Ретикулированные карбиды ослабляют связь между зернами матрицы и уменьшают механические свойства стали. В частности, они могут значительно снизить ударные свойства стали. Более того, по мере увеличения содержания сетчатых карбидов ударные свойства стали продолжают снижаться.

Карбиды сети также оказывают значительное влияние на прочность на изгиб и растяжение стали. Кроме того, контакт усталостная прочность стали снижается с увеличением уровня ретикулированных карбидов. Действительно, контактная усталостная прочность продольных образцов с крупными сетчатыми карбидами снижается примерно на 30%.

Каждое повышение класса сетчатого карбида сокращает срок службы деталей примерно на одну треть. Сильные сетчатые карбиды не могут быть устранены в последующих процессах сфероидизирующего отжига, а структура карбидов может быть устранена или улучшена только путем процесс нормализации.

В тех случаях, когда сетчатый карбид легкий, часть сети может быть разорвана и сфероидизирована во время сфероидизирующего отжига. Однако если частицы карбида крупнее, частицы карбида в сфероидизированной отожженной структуре могут быть неравномерными.

(2) Меры

Необходимо осуществлять строгий контроль содержания сетчатых карбидов в сырье для подшипниковой стали. Уровень содержания сетчатых карбидов не должен превышать предел, указанный в GB/T18254-2016 для высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали.

В процессе ковки подшипниковых поковок важно регулировать скорость охлаждения, чтобы избежать образования сетчатых карбидов в результате медленной скорости охлаждения.

При необходимости можно использовать воздушное охлаждение, чтобы ускорить скорость охлаждения поковок и предотвратить появление сетчатых карбидов.

4. Заключение

Проведен глубокий анализ причин возникновения первичных дефектов микроструктуры деталей из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали после закалки, а также предложены профилактические и корректирующие меры для улучшения качества закалки деталей из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали.

Учитывая сложность производственной практики, крайне важно провести специальный анализ различных ситуаций, чтобы обеспечить качество закалки деталей из высокоуглеродистой хромистой подшипниковой стали и гарантировать надежное внутреннее качество подшипниковой продукции.

Насколько публикация полезна?

Нажмите на звезду, чтобы оценить!

Средняя оценка 0 / 5. Количество оценок: 0

Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.

Так как вы нашли эту публикацию полезной...

Подписывайтесь на нас в соцсетях!

Сожалеем, что вы поставили низкую оценку!

Позвольте нам стать лучше!

Расскажите, как нам стать лучше?

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх