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双端面磨削加工后,发现轴承套圈发生断裂

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孙钦贺

(杭州骏马轴承有限公司质保部)

  我公司提供给客户的KHM518445淬火件,经客户双端面磨削加工后,发现有一件套圈发生断裂,如图1所示。裂纹外观:裂纹笔直,具有高应力断裂特征。大端面倒角处明显的破损(箭头所致)。



图1

  我们对客户反馈的KHM518445断裂套圈进行了分析。该批轴承套圈的生产工艺流程为:棒料中频加热→下料→锻造成形→球化退火→车削→淬回火→磨削双端面。

  锻造采用感应加热,温度1050~1100℃;车削:数控车削成形加工;淬火加热在保护气氛网带式淬火加热炉中进行。工艺为加热温度Ⅰ区825℃、Ⅱ区835℃、Ⅲ区835℃、Ⅳ区830℃,加热时间64min,淬火冷却介质为等温光亮淬火油,油温98℃。油淬后用80℃左右热水清洗,9~12℃冷水二次冷却,然后170℃×6h回火后进行抛光处理。再经磨削加工。

  1.检验方法和结果

  (1)材料分析

  依据GB/T18254—2016标准,对化学成分进行检测,结果如表1所示,可见化学成分符合《GB/T18254—2016高碳铬轴承钢》标准的要求。

表1 KHM518445的化学成分(质量分数)(%)


非金属夹杂物、碳化物不均匀性检查,结果如表2、表3所示,可见套圈中的非金属夹杂物、碳化物不均匀性符合GB/T18254—2016标准的要求。

表2 非金属夹杂物(级)


表3 碳化物不均匀性(级)


  (2)断口分析

  断口图片如图2所示。断口断裂面有一个起裂点,其位置在大端面外倒角处。端面分两个区域:滚道侧,断面平坦(占70%以上截面积),有裂纹扩展辉纹,呈脆性快速扩展特征;内径侧,断面起伏较大,呈撕裂和扭转断裂特征。


图2

  (3)淬回火质量分析

  对断裂套圈用线切割试样,如图3所示,对试样进行硬度(见表4)、金相显微组织分析。


图3

表4 试样硬度测试(HRC)


  由表4可见,硬度符合客户要求。

  图4为试样纵断面金相显微组织由隐晶马氏体、细小结晶马氏体、细小而均匀分布的残留碳化物和少量的残留奥氏体组成,按《JB/T1255—2014高碳铬轴承零件热处理技术条件》标准第三级别图进行评定为3级,属合格金相显微组织。由此可见,套圈淬回火质量符合《JB/T1255—2014高碳铬钢制轴承零件热处理技术条件》标准的要求。


图4(1000×)

  2.分析与讨论

  根据以上分析可得出如下结论:

  (1)KHM518445轴承套圈淬火件材料化学成分、非金属夹杂以及碳化物不均匀性均符合GB/T18254—2016高碳铬轴承钢标准的要求。

  (2)KHM518445轴承套圈淬火件硬度符合客户图样规定的要求、金相显微组织符合《JB/T1255—2014高碳铬钢制轴承零件热处理技术条件》标准的要求。

  (3)根据样品断口特征,以及上述试验分析,推断样品是因大端面外倒角处在磨削双端面前,有明显的磕碰伤,由磕碰伤产生的微裂纹向套圈内部延伸成为裂纹源。在磨削双端面过程中,在较高磨削力作用下,裂纹进一步扩展,最后导致套圈断裂。

  3.结语

  综上所述,KHM518445轴承套圈断裂是由磨削前在热处理过程中产生的较严重的磕碰伤造成的。解决问题的根本在于有效控制热处理过程中磕碰伤的产生。针对热处理过程中产生的磕碰伤建议采取如下措施:热处理生产线冷却、清洗、回火炉接料口加垫耐热橡皮,防止下落过程中产生磕碰伤。抛光方式改为挂抛,抛光完成后,用手轻轻拿进箱子里。检验过程中轻拿轻放。清洗涂油完毕,再叠放在箱子里。

来源:《金属加工(热加工)》杂志