Page 57 - 理化检验-物理分册2023年第一期

高秋然, 等: 轴承渗碳钢滚子支柱孔表面磁痕的产生原因

非金属夹杂物评级, 结果如表 2 所示; 依据 JB / T
8881 — 2011对滚子热处理淬回火组织进行评级, 结
果如表3所示, 可见滚子的原材料和热处理淬回火
组织均符合标准要求。
1.4 硬度测试
对滚子的渗碳层剖面进行硬度测试, 结果如表
4所示, 可见表面至58HRC 的距离占总硬化层深

度的41.1% , 符合技术要求( 不小于40% )。对滚子
图4 滚子截面处的显微组织形貌
的表面和心部进行硬度测试, 结果如表5所示, 可见
滚子表面和心部的硬度均符合技术要求。
表2 滚子原材料的非金属夹杂物评级结果 级
A 类 B类 C类 D类
项目 DS类
细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系
实测值 1.5 0.5 1.5 0.5 0.5 0 1.0 0.5 1.0
标准值 ≤2.5 ≤1.5 ≤2.0 ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0 ≤1.0 ≤2.0

表3 滚子热处理淬回火组织的评级结果 级
项目 工作表面粗大碳化物 渗层网状碳化物 表层组织
实测值 1 1 2
标准值 1~3 1~3 1~3

表4 滚子渗碳层剖面的硬度测试结果 HRC
硬化层深度 / mm
项目
0.32 0.92 1.65 2.10 2.51 3.44 4.31 4.78 5.11 5.62 6.33
实测值 58.4 58.1 58.1 58.1 57.3 55.2 51.2 50.4 50.2 49.8 48.4
表5 滚子表面和心部的硬度测试结果 HRC 陷周围正常断口处主要含有铁、 碳、 镍、 铬等元素。

项目 表面 心部
实测值 59.2 , 59.2 , 59.3 44.8 , 44.7 , 45.1 2 综合分析
技术要求 58~63 32~48
由上述理化检验分析结果可知: 送检滚子内部
1.5 低倍组织检验 均存在裂纹, 裂纹源位于滚子内径与外径之间的中
将金相检验后的试样进行冷加工处理, 然后按 部位置, 裂纹源为一条长度为3.694mm 的线状缺

照 GB / T3203 — 2016的要求进行低倍组织检验, 结 陷。根据缺陷的形貌及化学成分推测, 该线状缺陷

果如表6所示, 可见试样的低倍组织均符合标准要 是钢材冶炼过程中形成的针孔状缺陷, 是深层皮下
求。 气泡造成的, 即发纹。
表6 滚子的低倍组织检验结果 级 发纹是一种原材料缺陷, 是钢中的非金属夹杂
项目 一般疏松 锭型疏松 物或气孔在轧制或拉拔过程中, 随金属变形伸长而
实测值 1 0 形成的 [ 2-3 ] 。发纹经常出现在棒料或锻件的表面, 一
标准值 ≤2.0 ≤2.0
般为连续或断续的直线, 发纹距表面的深度越大, 尖
1.6 扫描电镜( SEM ) 及能谱分析 端曲率半径越小, 材料越容易产生应力集中 [ 4 ] 。
将滚子断口经超声清洗、 烘干后, 用 SEM 进行 渗碳钢经淬火后, 表面为压应力, 心部为拉应
观察, 结果如图5所示。由图5可知: 裂纹源区有一 力。滚子心部存在裂纹源, 在淬火瞬间形成了强大

条内壁疏松的细线状缺陷, 长度为3.694mm , 缺陷 的拉应力, 导致裂纹源失稳扩展, 发展成内部开裂或
内物质为颗粒状, 形貌自然; 缺陷外断口呈脆性断 断裂。滚子开裂面没有穿过渗碳层的原因为: 当内
裂, 以缺陷为中心向四周扩展。 部开裂扩展至渗碳层时, 心部拉应力已经在很大程
采用能谱仪对缺陷内及周围物质进行分析, 发 度上被释放, 裂纹失去了扩展的动力条件; 表面渗碳
现缺陷内主要含有氧、 铝、 铁、 镍等元素( 见图6 ), 缺 层呈压应力状态, 阻止了裂纹扩展; 渗碳层硬度和强
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