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                  上海蒲柘光电仪器有限公司

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                  技术文献

                  金相显微镜及硬度计检验轴承滚子

                  来源:上海蒲柘光电仪器有限公司 作者:上海蒲柘光电 日期:2016-12-02 17:29:41

                  金相显微镜硬度计可以应用在铁路货车轴承圆锥轴承滚子的检验中。金相显微镜检验法可按照标准《JB/T7362—2007滚动轴承零件脱碳层深度测定方法》来测定轴承滚子的脱碳层深度,从而确定其是否贫碳。而洛氏硬度计可对圆锥轴承滚子带穴端面处的硬度进行检测,来确定其硬度值是否符合TB/T2235标准要求。
                  轴承零件的硬度对疲劳寿命和耐磨性能有很大的影响,硬度值是衡量轴承质量的一项重要指标。因此,在轴承零件的制造加工过程中,从原材料的进厂到热处理工序的质量控制,都有着严格可靠的工艺规范和相应的质量保证措施。尤其是铁路货车轴承产品其热处理后的技术要求应严格执行《TB/T2235铁道车辆滚动轴承技术条件》,规定铁路货车轴承滚子硬度值为60~64HRC。
                  以下通过具体实例来讲述轴承滚子的检验方法:
                  某批次GCr15钢制铁路货车轴承圆锥轴承滚子,端面一侧带穴(形貌见图1),在带有氮基?;て盏娜却砉醯茁叽慊鼗鸷?,热处理正常抽检酸洗检查时,外观发现一粒滚子的滚道面存在颜色异常,检查滚子滚动面局部硬度偏低为:57HRC、57.5HRC、57HRC,随后抽取其他批次的热后滚子也有个别滚子滚动面硬度偏低,酸洗比例为1/50。为了保证滚子的产品质量,对其样件进行了原因分析及整个加工过程进行了调查。
                  滚子外观
                  1.缺陷样件分析
                  (1)缺陷样件硬度检查
                  采用HRA-150DT洛氏硬度计,对353130B圆锥轴承滚子带穴端面处的硬度进行检测:带穴部位硬度为61HRC、61HRC、61.5HRC;其余端面部位硬度为61HRC、61.5HRC、62HRC,符合TB/T2235标准要求。利用V型胎膜,检查颜色正常滚动面硬度为61HRC、61.5HRC、62HRC,显然缺陷样件为滚动面局部硬度偏低。
                  (2)颜色异常区域金相观察
                  在颜色异常区硬度低的位置附近,沿轴向方向磨制金相试样。经4%硝酸酒精浸蚀后,在低倍和500倍下观察深腐蚀处的金相组织,与标准《JB/T7362—2007滚动轴承零件脱碳层深度测定方法》中的附录A标准图片比对,发现有贫碳现象(见图2)。金属材料在加热、保温时,其表面的碳被氧化,致使该表层的碳全部或局部丧失,这种现象就叫脱碳,这种碳分丧失的表面就称为脱碳层。因碳丧失不多,又观察不到明显的脱碳层,但过剩碳化物明显减少,硬度有偏低的现象时,则称贫碳。
                  金相显微图像
                  深腐蚀后检查该部位的金相组织则存在贫碳,且深度为0.28mm。在奥林巴斯GX51显微镜下,低倍和高倍观察滚子的小端面部位,检查未发现贫碳,但在滚子的大端面倒角部位,却发现有贫碳现象。深腐蚀500倍可观察到该区域组织(见图3),表面的碳化物颗粒数量少而细小,而心部正常区域的组织碳化物颗粒数量多而稍大(见图4)。对于贫碳部位浅腐蚀后,500倍可还观察到其表面有板条状组织形貌。
                  金相显微图像  金相显微图像
                  (3)对滚子带穴部位的组织进行观察
                  首先在滚子带穴端面沿中心部位制取小试样,沿纵截面磨制金相试样。观察带穴试样端面的组织状况,高低倍观察均无发现贫碳现象。对滚子非穴部位,观察其组织形貌,未发现任何异常现象。
                  综上分析,滚子硬度局部偏低是由于滚子表面局部贫碳所致。
                  2.热处理工序分析
                  铁路货车轴承滚子,加工采用批次管理的方式进行生产和淬回火加工,热处理定型设备为带有?;て盏墓醯茁未闵呓写慊鼗鸺庸?,查该型号的滚子先后采用A和B两个厂家的原材料,连续数个班次的加工,只有A厂家的滚子出现贫碳,且比例不是很大;另外一个厂家的产品多个班次的检查过程中没有发现贫碳滚子。查热处理的相关记录没有发现设备异常,对出现贫碳质量问题滚子的进行了100%酸洗挑拣,从挑拣的滚子来看,也属个别滚子。若是热处理工序因气氛不好导致的贫碳应是批量性的,其在酸洗检查时,在滚子的任何部位均为发现不同程度的贫碳区。
                  滚子制造工艺流程:原材料检验→投料→冷镦→软磨→热处理→喷丸→磨加工→探伤检查。从整个流程来看,产生贫碳的因素只有两个,一个是热处理,一个是原材料。综合以上的分析,显然贫碳的发生与热处理无关。
                  3.原材料分析
                  查清该型号滚子所在批次的原材料,系某钢厂提供的无脱碳的磨光料,规格为直径23.2mm,材料为GCr15,重量为46吨,已全部投料,共7个子炉号。为了保证本批次材料炉号的滚子质量,进行了100%酸洗挑拣。根据热处理工序的加工及整个质量检查情况来看,这是一起与原材料质量有关的质量问题。虽然滚子原材料进厂进行了相关检验,但均属于对棒料抽检。按照订货技术条件要求,钢厂应提供零脱碳的产品,但实际上未到达轴承制造厂家的要求。钢厂应提供零脱碳的磨光料,虽然也经过车削、扒皮、磨光,但在某些热加工环节因设备原因或控制问题导致脱碳深度超标,最终其表面脱碳及贫碳层未全部除掉,致使遗留至轴承厂家。
                  4.结论:
                  (1)滚子局部硬度值偏低是由于滚子表面局部贫碳所致。
                  (2)导致滚子局部硬度偏低的原因是由于原材料贫碳所致。
                  (3)钢厂应对滚子料的生产制造各环节进行严控,按要求应提供零脱碳的滚子原材料,才能确保铁路货车轴承滚子的整体质量。

                   

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