文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 圆锥滚子裂纹分析

圆锥滚子裂纹分析

圆锥滚子裂纹分析

叶健熠1,雷建中1,梁林霞1,陈春晓2,张 力2

(11洛阳轴承研究所,河南洛阳 471039;21烟台铁姆肯有限公司,山东烟台 264000)

摘要:采用金相显微镜和扫描电镜及能谱分析法对3种不同型号的圆锥轴承滚子沿柱面纵向出现的裂纹进行了分析。结果表明,裂纹是由原材料缺陷所致,并为解决生产中出现类似的问题提供了依据。关键词:圆锥滚子;裂纹;脱碳;显微组织;硬度;非金属夹杂物中图分类号:TG 162171;TG 157 文献标识码:B 文章编号:025426051(2005)0120089203

Crack Analysis of Conical Roller

YE Jian 2yi 1,L EI Jian 2zhong 1,L IAN G Lin 2xia 1,CHEN Chun 2xiao 2,ZHAN G Li 2

(11Luoyang Bearing Research Institute ,Luoyang He ′nan 471039,China ;

21Yantai TM K Limited 2Company ,Yantai Shandong 264000,China )

Abstract :The cracks of three types conical rollers were analyzed by metallographical microscope ,SEM and energy spectral analysis 1The results show that cracks are caused by raw materials defects 1The analysis provides a solution for similar problems in production 1

K ey w ords :conical roller ;crack ;decarburization ;microstructure ;hardness ;nonmetallic inclusion

作者简介:叶健熠(1964109—),男,河南邓州人,学士,高级工程师,主要从事轴承材料、热处理工艺及轴承失效分析等方面的研究,获得省部级科技成果一、二等奖各1项,发表论文数篇。联系电话:0379********(办)

收稿日期:2004209229

型号为K J F9501、K J F72001和30311的3种圆锥

滚子,均采用球化退火后不同尺寸的GCr15冷拉条钢冲压成型。其中K J F9501和K J F72001滚子采用同一规格的同批原材料,并经同一热处理工艺淬、回火处理;而30311滚子采用另一种尺寸的原材料冲压经淬火回火处理。3种圆锥滚子经过常规淬火回火并磨削至成品后,在终检时发现成品滚子中有少量出现沿圆锥面贯穿的纵向裂纹。

1 检验方法和结果

(1)硬度和金相组织 分别抽取有裂纹的滚子各

两件进行检验,表1为采用HR 2150A 型洛氏硬度计沿滚子纵向表面(工作面)测试硬度值和远离裂纹脱碳处的金相组织,图1为开裂滚子的实物形貌。 (2)裂纹形貌及裂纹周围脱碳检查 用肉眼观察发现1~4号滚子的裂纹沿圆锥面纵向裂纹形态非常相像,裂纹呈一条直线贯穿锥面,并延伸至大、小头

端面的内部,裂纹均很深;5和6号滚子裂纹较细,基本呈一条直线纵贯滚子圆锥面,其中5号裂纹较深,扩展至大、小头端面心部,6号裂纹较浅,在光学显微镜下测得其深度为0115mm 。取1、2和4号滚子按JB/T 1255—2001[1]标准附录C 规定方法进行热酸洗试验,除显示原有肉眼可见的裂纹外未发现其它缺陷

图1 开裂滚子的实物形貌

Fig 11 The pattern of cracked conical roller

环水泵全部投入运行以保证循环水正常的流速。③在大小修期间,对铜管进行涡流探伤,掌握铜管的腐蚀破坏情况,必要时对铜管内表面重新酸洗后再进行预膜保护。电厂经过以上处理后,腐蚀现象基本消失。

参考文献:[1] 汪天信,马学贵,杨 杰.循环水对冷油器铜管的分析

[J ].黑龙江电力,2000,22(6):34237.[2] 洛阳铜加工厂中心试验室金相组.铜及铜合金金相图谱

[M ].北京:冶金工业出版社,1983.[3] 王吉会,姜晓霞,李诗卓.黄铜脱锌腐蚀机理的研究进展

[J ].材料研究学报,1999,13(1):128.[4] 陈义门.电厂凝汽器铜管的腐蚀分析[J ].合肥工业大学

学报,1995,18(9):1632167.

9

8《金属热处理》2005年第30卷第1期

表1 开裂滚子的硬度和金相组织级别T able 1 H ardness and microstructure grade

of crack conical roller

滚子型号

样品编号

工作面硬度

(HRC )马氏体组织/级网状碳化物

/级K J F950116211,6214,6213≥5226115,6117,611752K J F7200136116,6210,6119>5246117,6210,61185230311

55615,5618,5615326

6012,6010,601342

JB/T 1255-2001

60~65

1~5

≤215

把3号滚子的大端面倒角磨掉后制成样品,在光学显

微镜下观察裂纹周围组织,结果发现裂纹两侧脱碳明显,既有全脱碳也有贫碳,脱碳层深度约为0138mm ,贫碳区马氏体组织>5级,未脱碳区马氏体组织为5级。沿3号滚子中心纵向线切割制成试样,在光学显微镜下观察凹穴周围没有明显脱碳现象,金相组织见图2。表2为5和6号滚子在光学显微镜下观察裂纹形貌及滚子表面残留脱碳情况,试验中发现这两个滚子大端面凹穴周围均未发现脱碳现象,因滚子凹穴在淬、回火后不经磨削加工,检查此处未发现脱碳,

说明

图2 不同型号滚子的裂纹及周围的金相组织

Fig 12 Cracks and surrounding microstructure of different types rollers (a )No 13,×

500 (b )No 15,×100 (c )No 16,×200表2 滚子表面残留脱碳及裂纹周围金相组织

T able 2 R emaining decarburizing in surface and microstructure in crack surrounding of rollers

滚子编号

表面脱碳层深度/mm

小端

大端

裂纹形貌与起源处脱碳情况

起源裂纹周围金相组织/级

50140~01500140~0150直线裂纹并向里扩展,裂纹起源处有明显脱碳

>56

0135~0145

0140~0150

裂纹起源处有夹杂物,并有明显的脱碳,热处理使得裂纹向里扩展

>5

热处理时保护气氛对滚子防脱碳作用还是很好的。

(3)扫描电镜及能谱分析 在光学显微镜下观察6号滚子大、小端裂纹处均发现有严重的非金属夹杂物,并贯穿整条裂纹。采用J SM 25610LV 扫描电镜和G DAX 2falcon 能谱仪对6号滚子裂纹及其起源处的非金属夹杂物进行形貌观察,并对夹杂物元素进行能谱分析,结果见图3。从非金属夹杂物所含化学元素及各元素相对含量可知,该夹杂物为氧化物类型的钙铝酸盐[2]。非金属夹杂物中各元素相对含量(质量分数,%)为44101O 、3131Na 、17162Al 、22182Si 、6187Ca 、5136Fe 。

2 3种型号滚子裂纹成因分析

由各项检测结果分析可知,1~5号滚子的裂纹周围存在明显的脱碳组织,当滚子圆锥面脱碳严重且较

深,则会使工作面的硬度严重下降(如5号);而在滚子大端面凹穴周围未发现脱碳现象,又根据3号滚子裂纹起源处有全脱碳现象可知,此滚子裂纹在淬火前就存在了,而不是淬火过程造成的。另外,成品检验时发现,带裂纹的滚子出现的比例不大,进一步说明它们不是淬火裂纹。因此,判定该裂纹是由于原材料裂纹在滚子加工时没有完全清除干净,成为淬火时的裂纹源。该裂纹源在淬火过程中,因组织应力及热应力作用,造成裂纹进一步扩展。而且淬火组织越粗,越容易导致裂纹扩展[2]。6号滚子材料存在严重的非金属夹杂物,这些非金属夹杂物在热处理时因应力集中而形成裂纹源并向心部扩展,最终形成细长裂纹,这种由非金

9《金属热处理》2005年第30卷第1期

属夹杂物所形成的裂纹也称发纹

图3 6号滚子裂纹起源处非金属夹杂物(a )

和非金属夹杂物中化学元素谱线(b )

Fig 13 The non 2metallic inclusion in crack origin (a )and chemical element in inclusion of No 16roller (b )

3 结语

1~5号滚子的裂纹是由于原材料存在裂纹,裂纹

残留于成品滚子表面所致;6号滚子裂纹是因原材料中存在严重的非金属夹杂物,该非金属夹杂物为氧化物类型的钙铝酸盐;5号滚子工作面硬度不合格的原因为原材料上存在严重的脱碳所造成的。总之,建议原材料进厂时按相关标准严格把关,以避免该类废品出现。同时,根据淬火马氏体组织较粗的情况,还要注意及时调整热处理工艺。

参考文献:[1] 钟顺思,王昌生.特殊钢[M ].北京:冶金工业出版社,

2000.[2] 安运铮.热处理工艺学[M ].北京:机械工业出版社,

1984.

书讯

“提高模具寿命应用技术实例”一书已出版发行 

由中国热协前常务副秘书长、北京机电研究所教

授级高工王德文主编,机械工业出版社出版的“提高模具寿命应用技术实例”一书已出版发行,在机械工业出版社及新华书店可购买此书。本书以实用技术为主,兼有一定的理论分析,

有助于解决生产实际中的技术问题。本书适用于模具企业中的技术人员和技术工人查阅应用,也可供院校模具专业的师生及科研单位的模具科研工作者参考。全书共70万字,售价54元(不含邮资),购书及技术咨询联系人:王德文,电话:010*********,手机:136********。上阴模淬火畸变的控制

李建民(陕西航空电气有限责任公司,陕西兴平 713107)

Control Q uenching Distortion of Upper 2Matrix

L I Jian 2min (Shaanxi Aviation Electrics Co 1,Ltd 1,Xingping Shaanxi 713107,China )

中图分类号:TG l57 文献标识码:B 文章编号:025426051(2005)0120091202

作者简介:李建民(1950—

),男,山东青岛人,技师,主要从事刀具、量具、夹具、冷冲模、热作模、塑压模、压铸模及非标零件的热处理工作,发表论文1篇。联系电话:0377********收稿日期:2004210211

上阴模用CrWMn 钢制造,硬度要求为53HRC ~57HRC ,外形尺寸为300mm ×220mm ×90mm ,上阴模的局部简图及畸变要求见图1。CrWMn 钢一般采用油冷淬火或硝盐淬火,淬火后模具型腔畸变以胀大为主[1],采用80℃~120℃热油淬火后,上阴模型腔或孔距仍涨大0110mm ~0115mm ,不能满足技术要求。

1 改进措施

(1)上阴模外形尺寸较大,几何形状复杂且不对

称。经常规热处理后硬度容易保证,但畸变很难控制。

根据多年从事模具淬火的实践,改进了工艺,尝试用油

—低温碱浴—空气3种介质淬火,减少了畸变。图1 上阴模简图(局部)Fig 11 Scheme of the up 2matrix (local )

(2)在热处理前,用石棉绳将4个导柱孔、两个侧

面通孔、两个方型加热室堵塞,以便均匀加热和冷却,

减少畸变。在不锈钢盘上放厚约30mm 无锈铸铁屑,将上阴模工作面朝下放到盘内,用无锈铸铁屑覆盖,以

1

9《金属热处理》2005年第30卷第1期

相关文档
相关文档 最新文档