軸承鋼球是軸承結構中重要的部分，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(guān)形貌圖以及鋼球缺陷的原因和相關(guān)實(shí)現分析。

1、軸承鋼球缺陷毛坯宏觀(guān)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(xiàn)方向分布；缺陷長(cháng)度約為26mm。

圖1 缺陷鋼球形貌

2、軸承鋼球毛坯缺陷原因：

根據裂紋形貌，推測導致該鋼球產(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，鍛件內外溫差過(guò)大而產(chǎn)生開(kāi)裂；

3)終鍛溫度過(guò)低，在鍛打時(shí)產(chǎn)生開(kāi)裂；終鍛溫度過(guò)高，冷卻速度過(guò)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

3.1毛坯鋼球裂紋區域的微觀(guān)分析

沿垂直于缺陷處進(jìn)行取樣，取樣位置見(jiàn)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(guān)察，其缺陷形貌分別見(jiàn)圖3和圖4。

圖2 取樣位置

圖3 裂紋組織及形貌

圖4 裂紋區放大

由圖3和圖4可見(jiàn)，該缺陷為裂紋，在鋼球裂紋處表面、裂紋的兩側及尾部均出現明顯的脫碳和貧碳組織。其中裂紋兩側，一側脫碳非常嚴重，由白色的純鐵素體和少量的珠光體類(lèi)型組織構成。另一側貧碳組織由少量白色的純鐵素體和較多的的珠光體類(lèi)型組織構成；裂紋形貌呈現為折疊型擴展；觀(guān)察非裂紋區域的組織及鋼球的表面組織均沒(méi)有任何的脫貧碳。觀(guān)察裂紋內部，可見(jiàn)中間有灰黑色的氧化皮。觀(guān)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，相對而言裂紋較淺，在后續的加工過(guò)程中其裂紋連同脫貧碳層全部被磨去，但對于裂紋較深的鋼球則會(huì )給成品球帶來(lái)嚴重的質(zhì)量問(wèn)題，所以應將其挑出。

對其內部 的組織進(jìn)行 了觀(guān)察 ，見(jiàn)圖 5，顯然是屬 于一種未退火 的組織形貌 ，在晶粒內部有 大量細小的片狀珠光體組織 ，未見(jiàn)任何網(wǎng)狀組織 ，說(shuō)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(jiàn)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 應是未進(jìn)行球化退火前 的工序。該球組織 內部無(wú)孔 洞類(lèi)缺陷，呈現細小的片狀珠光體組織特征 ，說(shuō)明鍛 造溫度適宜 ，不存在鍛造溫度過(guò)高所 導致的缺陷。

圖5 缺陷球正常區組織

圖6 球化退火組織

4、毛坯鋼球技材料榆驗

4.1毛坯鈉球成分分忻

用手持合金分析儀確認毛壞鋼球其材料為GCr15SiMn，用直讀光諧儀檢測主要化學(xué)成分見(jiàn)表1 ，可見(jiàn)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

該球原材料規格為直徑38 mm，熱軋未退火態(tài)，采用模鑄鋼；對該爐號材料制備試樣，依據企業(yè)標準，對其組織進(jìn)行高倍檢驗，結果見(jiàn)表2。結果表明，其非金屬夾雜物、網(wǎng)狀碳化物、帶狀碳化物及液析碳化物、脫碳層等各項指標均符合企業(yè)標準《鋼球用熱軋未退火高碳鉻軸承鋼棒料質(zhì)量檢查規程》的要求。

導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，破壞了鋼基體的連續性，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(lái)看，未見(jiàn)異常，排除鋼球毛坯裂紋是鍛造加熱溫度不當所致。鋼球組織未出現細網(wǎng)狀碳化物，呈現細的片狀珠光體類(lèi)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(wú)關(guān)，且可間接證明，鋼球毛坯的裂紋并非因冷卻過(guò)快所致。整個(gè)鍛造鋼球成形過(guò)程中，棒料只進(jìn)行了感應加熱，未進(jìn)行其它的熱處理方式，單從感應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(lái)看，該裂紋沿內部擴展進(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(wú)關(guān)，因為濕裂的裂紋尾部較凸；鋼球只進(jìn)行了一次短時(shí)間感應加熱，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(méi)有任何脫碳的痕跡。董昌興等認為裂紋附近如果發(fā)現脫碳，說(shuō)明原始材料存在缺陷，在加熱過(guò)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)。當澆鑄出現問(wèn)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(guò)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，也易產(chǎn)生表面裂紋，并且能使冶煉帶來(lái)的裂紋擴大。

5、結論

原材料表面裂紋缺陷是導致鋼球毛坯開(kāi)裂的主要原因，為了提高風(fēng)電軸承的鍛球質(zhì)量，鋼廠(chǎng)應不斷改進(jìn)冶煉和軋制工藝，保證軸承鋼材的金屬連續性、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。