GCr15轴承钢丝表面裂纹原因分析

发布时间：2013-06-18 浏览次数：1219

王端军　张华伟
（技术质量部）

　　摘　要：运用金相显微镜、布维氏硬度仪等分析手段，对GCr15轴承钢盘条经拉拔成钢丝后成品表面产生间断裂纹进行分析，结果表明盘条表面无裂纹，成品钢丝的裂纹主要产生于拉拔工艺过程。
　　关键词：轴承钢；盘条；拉拔；裂纹
　　1　概况
　　国内某公司购买南钢生产的Φ6.5mmGCr15热轧盘条，加工成轴承滚针，但在拉拔成Φ3.6mm钢丝过程中成品表面产生间断裂纹（见图1），严重影响了产品质量及正常生产。钢丝的具体生产工艺为：盘条Φ6.5mm—冷拉拔至Φ5.7mm—球化退火—冷拉拔至Φ4.0mm—去应力退火—冷拉拔至Φ3.6mm—冷墩成滚针。笔者对加工过程中的Φ6.5mm盘条及Φ3.6mm的钢丝进行了取样，并对钢丝表面裂纹产生的原因进行了分析。

 

　　2　宏观及热酸洗检查
　　对样品进行宏观检查时，发现Φ6.5mmGCr15盘条表面无肉眼可见的裂纹，Φ3.6mm钢丝表面均存在不同程度的表面开裂现象。
　　将样品按照GB/T 18254-2002标准进行热酸洗后Φ3.6mm钢丝表面的裂纹清晰可见（见图2），同时确定Φ6.5mmGCr15盘条表面无裂纹存在（见图3）。

 

　　3　硬度检查
　　分别从Φ6.5mm盘条和Φ3.6mm的钢丝上切割取样，经镶嵌制备后放置在布维硬度计上测定其横截面的硬度值，负荷为10kg，测试结果见表1。

 

　　从测试结果可知：Φ6.5mm盘条由于是热轧态，按照GB/T 18254-2002标准其硬度值仅供参考。Φ3.6mm冷拉钢丝表面均已存在横裂，测定其硬度值。由表1结果并参照GB/T 18579-2001标准可知，Φ3.6mm冷拉钢丝的硬度值偏高（大于229HB），为不合格。
　　4　金相检验
　　将Φ6.5mm盘条、Φ3.6mm钢丝制备成金相试样放置在显微镜下进行观察和照相，腐蚀剂采用2%硝酸酒精溶液。按照GB/T 18254-2002标准进行检验，结果见表2。

 

　　从检验结果可知：1）Φ6.5mmGCr15盘条表面未发现裂纹，表面脱碳层符合相关标准要求，金相组织没有异常；2）Φ3.6mm钢丝表面裂纹周围均存在不同程度的脱碳层且钢丝退火组织粗细不均匀，存在过热现象，不符合相关标准要求。
　　5　结果与讨论
　　（1）从外观及热酸洗的结果可以确定Φ6.5mm的盘条表面没有裂纹，裂纹主要存在于经过拉拔的钢丝表面，这说明钢丝表面的裂纹是在拉拔过程中产生的，其表现形式为横裂。
　　（2）从金相检验的结果——裂纹周围均有不同程度的脱碳层可以确定，裂纹产生于退火工序。由于球化退火的温度比去应力退火温度高，时间也较长，由此推测，裂纹周围脱碳较严重的Φ3.6mm冷拉钢丝表面裂纹很可能产生于球化退火工序之前。
　　（3）用户对热轧线材直接冷拔后再退火的工艺是极不合理的。因为热轧线材硬度较高，冷加工性能较差，在拉拔过程中很容易产生不均匀变形形成相对拉拔速度过大的状况，此时金属不均匀流动加剧，拉拔所产生的热量来不及散发而产生局部过热，当超出金属的强度极限时，因金属流动不均产生的表面附加拉应力会在钢丝表面产生周期性裂纹：横裂纹。
　　（4）从退火组织的检验结果来看，Φ3.6mm冷拉钢丝退火组织较粗，硬度也偏高，为不合格，说明退火工艺制订也不合理，这也是造成钢丝表面横裂的一个影响因素。
　　6　结论
　　（1）Φ6.5mmGCr15盘条表面未发现裂纹，金相组织没有异常。
　　（2）用户的钢丝生产工艺流程制定不合理，是造成钢丝表面产生横裂的主要原因；另外，退火工艺制定不当也是一个不可忽略的影响因素。

 

来源：《南钢科技与管理》2008年第1期