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典型案例

钢球表面缺陷分析
作者:晟享检测  来源:晟享检测  发布时间:2014/4/22 0:00:00  浏览次数:145  

摘要】:采用金相分析以及扫描电镜分析等试验方法对钢球表面缺陷进行了分析。结果表明:钢球表面的麻坑(黑点)缺陷是软磨加工产生的金属疲劳层,主要由于锉板钝化,钢球在两锉板之间长时间处于受到往返的挤压搓揉作用,钢球表面产生了金属疲劳层。
【关键词】 :钢球、表面缺陷、金属疲劳层

【Abstract】: The ball surface defects were analyzed by means of metallographic analysis and electronic microscope scanning examination. The results show that pit shape defects on ball surface (black pots) were metal fatigue layer which caused on ball soft grinding process. When balls were soft grounded, due to blunt grinding cast iron plate, the balls were pressed and kneaded with a large pressure for a long time, then metal fatigue layer was created on balls’ surface
【Keywords】: Steel ball;Surface defects;metal fatigue layer
中图分类号:TG146  文献标示码:A
                                            1 引言
某公司在对热处理后经硬磨加工的钢球冷酸洗检验时发现钢球表面出现许多黑点和锈点。据委托方介绍:同批加工的钢球基本上都存在表面缺陷,缺陷的形态基本一致;为了方便检测,我们选取了未经软磨的毛坯球和热处理及磨加工后的钢球各数颗进行分析;钢球规格:Φ25.4;滚子材料为GCr15,其主要的加工工艺流程为:热轧成球—软磨—热处理—硬磨至成品。   
                                            2 检验与分析
2.1宏观及电镜检查
    磨加工后未经酸洗的钢球在体视镜下能够发现少量的黑点和麻坑缺陷,数量不多,冷酸洗后的钢球表面肉眼就能看见许多锈点和麻坑缺陷,有些缺陷是由多条弯曲的细小裂纹组成。通过热酸洗后发现,在钢球的两极同样存在着表面缺陷,因此该表面缺陷是在整个球面随机分布。另外未经软磨的毛坯球表面有许多折叠缺陷存在。
    为了更清楚的分析缺陷的形貌,我们将未经酸洗的和经冷酸洗后的钢球分别通过JSM-5610LV扫描电镜进行分析。综合以上分析,各钢球的表面缺陷其形态分别如下表1:
表1 各钢球的表面缺陷形态
Tab.1 Surface defects of Steel balls

2.2金相检测
    取磨加工后钢球(未酸洗)和毛坯球各一颗,磨加工后的钢球在麻坑处垂直切取金相试片,毛坯球在折叠处垂直切取金相试片,分别磨抛制样后抛光态分析,毛坯球的折叠和表面呈一定角度,开口呈喇叭形,有明显的氧化皮,折叠距表面最深约0.22mm ,见图3所示。磨加工后钢球麻坑处有一金属疲劳层,有弯曲的小裂纹和许多小孔洞,距表面深度约0.10mm,见图4所示。按照JB1255-2001标准对钢球热处理质量进行分析,其淬回火组织4级,符合标准要求。

                                              3 讨论与分析
    根据钢球生产方情况介绍,同一批钢球基本上均出现相同的缺陷,说明产生缺陷的原因有重复性,推断在某加工工序中出现更有可能;钢球金相组织分析符合JB1255-2001标准要求,垂直麻坑处切割的金相试样分析,缺陷周围有脱贫碳现象,说明钢球表面缺陷产生后经过高温氧化,因此缺陷应产生于热处理之前。
    经过对毛坯球和磨加工后钢球对比分析,发现磨加工后表面缺陷和毛坯球缺陷从分布、形态上均不一样,而且毛坯球的折叠深度约为0.22mm,根据钢球生产方提供的工艺参数表明,该钢球软磨加工单边的磨削余量为0.60mm,因此毛坯球的折叠在经软磨加工后完全可以清除。因此磨加工后的表面缺陷产生不是因为折叠。
    通过和钢球生产方人员交流得知,该钢球由于是热轧球,软磨磨削余量较大,软磨时间相对比较长。从电镜下分析钢球的表面缺陷,坑底比较疏松,无异物,形态类似疲劳剥落坑。当由于锉板钝化,钢球在两锉板间处由于受到往返的挤压搓揉作用,而其尺寸却消耗很慢,在这样状态下长时间软磨,钢球表面就会产生金属疲劳层,在外观上表现为黑点(麻坑),该疲劳层在淬火加热时容易形成氧化脱碳现象。因为这层加工疲劳层与基体的结合能力差,导致局部材质疏松,在冷酸洗时便容易锈蚀。
                                             4 结论
    滚子表面的麻坑(黑点)缺陷是软磨加工产生的金属疲劳层,可能是由于锉板钝化,钢球在两锉板之间处于受到往返的挤压搓揉作用,钢球表面产生了金属疲劳层。
                                              5 改进与验证
   在更换锉板之后,对同一批材料加工的毛坯球进行了与原先相同工艺参数的软磨、热处理、硬磨加工,对其质量进行了跟踪检测,没有再出现与原来一样的表面缺陷。

                                            参考文献:
  [1] 任颂赞, 张静江等, 钢铁金相图谱[M]. 上海: 上海科学技术文献出版社, 2003
  [2] 雷建中, 张增岐等, 国内外轴承废品及失效分析[M]. 洛阳:洛阳轴承研究所出版,2001