热轧轴承钢球心部孔洞分析实例

发布时间：2013-06-08 浏览次数：643

雷建中　梁华
（洛阳轴研科技股份有限公司金属材料开发部，河南洛阳　471039）

　　摘　要：采用宏观观察、金相、酸洗及扫描电镜等手段对热轧钢球心部缺陷的产生原因进行了分析，结果表明，钢球心部的缺陷为缩孔残余，是钢材冶炼过程中形成的缺陷，属于材料冶金缺陷。
　　关键词：滚动轴承；热轧钢球；缺陷分析；缩孔残余
　　某轴承生产企业送检成品钢球若干粒，材料为GCrl5轴承钢（材料炉号为685731H），采用热轧成形，钢球直径为22mm。该批成品钢球在超声波探伤时发现心部存在有缺陷。为了对钢球的心部缺陷进行定性，针对钢球的心部缺陷进行了较为全面地分析。
　　1　检验与分析
　　1.1 钢球心部缺陷的宏观形貌
　　任意抽取两粒有缺陷的钢球，采用热酸洗法将钢球的两极进行定位后，从中心分别沿横截面和纵截面进行了解剖。结果发现：钢球中心部位横截面存在一较大空洞，形貌近似于纺锤形，纵截面存在沿轧制方向分布的长条状空洞缺陷，形貌见图1。

 

　　1.2.金相检查
　　观察钢球心部缺陷部位的横截面，未发现有大量夹杂物及氧化皮存在。钢球的淬、回火组织按照JB/T 1255-2001标准评定为4级，网状碳化物为2级，为合格组织。
　　1.3 扫描电镜分析
　　为了更详细地观察缺陷形貌，将已解剖的钢球放置在JSM-6380LV扫描电子显微镜下变倍观察两个截面的缺陷形貌，其中横截面的缺陷部位扫描电镜照片见图2和图3；纵截面的缺陷部位扫描电镜照片见图4、图5和图6。采用EDS7582能谱仪对缺陷多处部位进行微区成分分析，结果均未见异常。

 

　　从电镜观察结果可以看出：钢球心部缺陷整体形貌自然；从图4、图5和图6可以看出钢球心部缺陷为沿轧制方向分布的疏松条带，具有缩孔的形貌特征。
　　1.4 热酸洗检查
　　由于缺陷处未发现缩孔残余常伴随的大量夹杂物和氧化皮等异物，再加上钢球缺陷在纵截面并未贯穿两极，距离两极一端为3mm，另一端为6mm（图7），为此又采用热酸洗方法观察钢球的两极形貌及轧制流线分布。根据图8钢球的流线形貌可以看出，钢球在热轧过程中，位于两极处的材料发生了较大的塑性流动，具有将缩孔封闭的可能性。

 

　　2　结果讨论
　　对于模铸钢，缩孔是钢水在钢锭模中凝固时，由于体积的收缩而形成的孔穴和空洞，一般都集中在钢锭上部和冒口部分，正常情况下可以清除掉。如果切除冒口量过少或由于其他原因使缩孔深及钢锭内部而Z终存在于成品材料之中，称为缩孔残余。在经热酸洗后的低倍试片上，横断面上缩孔残余分布于试片中心；在总断面上表现为没有金属光泽的疏松带，并有氧化物及非金属夹杂物存在。从电镜观察的结果来看，钢球内部缺陷处（纵截面）存在有明显的疏松条带，但未见到有氧化物及非金属夹杂物存在，推断该钢球材料采用的是连铸轴承钢。连铸钢多为真空脱气钢，由于钢水在浇注凝固过程中与空气隔绝，故不会在缺陷处产生氧化物。对于连铸钢内的缩孔，目前研究比较少，还有待于继续探讨。
　　热轧钢球和冷冲压成形钢球的工艺过程不同，造成的材料流线形貌也不一样，冷冲压成形钢球内部如有缩孔一般贯穿两极，而热轧成形钢球由于材料塑性流动较大，尤其是对于轧制比较大的钢球，若钢材内部存在缩孔，经过热轧后两极可以完全封闭。
　　根据以上分析并结合检验结果确定钢球心部的缺陷为缩孔残余，属于材料冶金缺陷。

 

来源：《轴承》2010年8期