什么影響調(diào)心滾子軸承磨削變質(zhì)層？

在磨削加工中，砂輪和工件接觸區(qū)內(nèi)，消耗大量的能量，產(chǎn)生大量的磨削熱，造成磨削區(qū)的局部瞬時高溫。運用線狀運動熱源傳熱理論公式推導(dǎo)、計算或應(yīng)用紅外線法和熱電偶法實測實驗條件下的瞬時溫度，可發(fā)現(xiàn)在0.1～0.001ms內(nèi)磨削區(qū)的瞬時溫度可高達1000～1500℃。這樣的瞬時高溫，足以使工作表面一定深度的表面層產(chǎn)生高溫氧化，非晶態(tài)組織、高溫回火、二次淬火，甚至燒傷開裂等多種變化。

瞬時高溫作用下的鋼表面與空氣中的氧作用，升成極薄（20～30nm）的鐵氧化物薄層。值得注意的是氧化層厚度與表面磨削變質(zhì)層總厚度測試結(jié)果是呈對應(yīng)關(guān)系的。這說明其氧化層厚度與磨削工藝直接相關(guān)，是磨削質(zhì)量的重要標志。

磨削區(qū)的瞬時高溫使工件表面達到熔融狀態(tài)時，熔融的金屬分子流又被均勻地涂敷于工作表面，并被基體金屬以極快的速度冷卻，形成了極薄的一層非晶態(tài)組織層。它具有高的硬度和韌性，但它只有10nm左右，很容易在精密磨削加工中被去除。磨削區(qū)的瞬時高溫可以使表面一定深度（10～100nm）內(nèi)被加熱到高于工件回火加熱的溫度。在沒有達到奧氏體化溫度的情況下，隨著被加熱溫度的提高，其表面逐層將產(chǎn)生與加熱溫度相對應(yīng)的再回火或高溫回火的組織轉(zhuǎn)變，硬度也隨之下降。

軸承制造過程中常見的缺陷

調(diào)心滾子軸承零件在制造過程中，要經(jīng)過鍛造、碾擴、沖孔、車削、磨削、熱處理等多道工序，可能出現(xiàn)各種缺陷。下列是小編分享的調(diào)心滾子軸承制造過程中，常見的缺陷。

1、鍛造缺陷-鍛造折疊

由于切料不齊、毛刺、飛邊等原因，容易在表面形成折疊，其特點是折疊較粗大，形狀不規(guī)則，易出現(xiàn)在零件表面。最好采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰、直觀。鍛造折疊的磁痕一般與表面成一定角度的線狀、溝狀及魚鱗片狀。將缺陷截面制成金相試樣在顯微鏡下觀察，缺陷尾部圓鈍，兩側(cè)光滑，有明顯氧化現(xiàn)象，缺陷內(nèi)未發(fā)現(xiàn)材料夾雜物等異物分布。冷酸腐蝕金相試樣后觀察，缺陷部位及其兩側(cè)有嚴重的脫碳及氧化；觀察缺陷分層處的表面形貌，其塑性變形痕跡較明顯，無撕裂狀斷口形貌。經(jīng)過顯微硬度檢測及金相觀察，缺陷分層處表面存在不同程度的滲碳硬化現(xiàn)象。綜上分析，表明該缺陷應(yīng)在熱處理淬火之前就已存在，并且與外界相通，判定缺陷為鍛造折疊。

2、鍛造缺陷-鍛造過燒

鍛造加熱溫度過高，保溫時間過長產(chǎn)生過熱，嚴重時晶界氧化甚至熔化。微觀觀察不僅表面層金屬晶界被氧化開裂呈現(xiàn)尖角；而且，金屬內(nèi)部成分偏析較嚴重的區(qū)域，晶界也開始熔化，嚴重時也會形成尖角狀洞穴。過燒的材料在這種缺陷狀態(tài)下進行鍛造加工，受到重錘的鍛打、沖孔及碾擴，缺陷處會在此產(chǎn)生撕裂，形成更大的缺陷。鍛造嚴重過燒的表面形態(tài)如桔子皮，上面分布有細小的裂縫和很厚的氧化皮。宜采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰。麻點孔洞為鍛造過燒缺陷所致，。沿缺陷截面制取金相試樣在顯微鏡下觀察，可見孔洞在表面及次表面均有分布，局部呈尖角狀，大小不一，深不見底，邊緣有細小裂紋分布，部分區(qū)域已出現(xiàn)晶界氧化現(xiàn)象，孔洞形貌見。另沿缺陷孔洞處砸制斷口后觀察斷口面，可見斷口呈石狀斷口，其上分布大量孔洞及微細裂紋。

3 、淬火裂紋

在淬火過程中，當淬火溫度過高或冷卻速度太快，內(nèi)應(yīng)力大于材料的斷裂強度時，就會出現(xiàn)淬火裂紋。宜采用熒光磁粉探傷來提高靈敏度和可靠性。淬火缺陷磁痕一般呈斜線形、圓弧形、樹枝狀或網(wǎng)狀，起始部位較寬，隨延伸方向逐漸變細?；狙貓A周方向分布，尾部尖細。切取裂紋處制成金相試樣后觀察，可見裂紋很深，基本垂直于外表面，其內(nèi)未發(fā)現(xiàn)材料夾雜等異物分布。沿裂紋處砸制斷口后觀察，斷口為脆性斷口，斷口面有明顯回火色。

4、原材料缺陷

1、調(diào)心滾子軸承套圈常見的開裂及原因

調(diào)心滾子軸承套圈是調(diào)心滾子軸承組成零件中重要部分之一，其調(diào)心滾子軸承使用過程中，調(diào)心滾子軸承套圈開裂、斷裂是常見的一種損壞形式，有些調(diào)心滾子軸承在早期使用過程中套圈就進行開裂，有的調(diào)心滾子軸承在使用過程中因為疲勞而斷裂，根據(jù)對調(diào)心滾子軸承知識的了解，來分享出日常生活中，調(diào)心滾子軸承套圈常見的開裂以及分析開裂的真正的原因。

如調(diào)心滾子軸承外圈發(fā)生斷裂，斷面基本垂直于表面，斷面起始于圖中滾道右側(cè)的外內(nèi)徑下表面，向外表面并向左側(cè)快速擴展至斷裂。調(diào)心滾子軸承外圈斷口沒有明顯的塑性變形，呈脆性的斷裂特征。經(jīng)過分析，該調(diào)心滾子軸承套圈在熱處理過程中，熱處理爐內(nèi)的保護氣氛是多種氣體的混合物，有氧化性氣體、中性氣體、還原性氣體和滲碳性氣體等。在高溫下加熱時其化學(xué)反應(yīng)很復(fù)雜，不論是脫碳反應(yīng)，還是增碳反應(yīng)，除自由氧原子的參與外，都能在一定條件下達到平衡，甚至進行可逆反應(yīng)。正確選擇和設(shè)計加熱介質(zhì)、加熱速度、加熱溫度和保溫時間等加熱參數(shù)；嚴格控制爐溫均勻性，不能波動過大。通過控制爐內(nèi)碳勢來嚴格控制調(diào)心滾子軸承套圈的碳濃度及濃度梯度，從而保證套圈的熱處理質(zhì)量和使用壽命。

2、開裂的調(diào)心滾子軸承套圈及原因

如調(diào)心滾子軸承在使用過程中發(fā)生開裂的，調(diào)心滾子軸承套圈一旦發(fā)生接觸疲勞剝落將導(dǎo)致其失穩(wěn)，加之材料硬度高、脆性大，在局部剝落的區(qū)域開始發(fā)生一次性脆性斷裂，即較直的宏觀裂紋，微觀斷口較平直，呈解理特征快速擴展，且快速擴展區(qū)域占斷口斷面的大部分區(qū)域。

產(chǎn)生接觸疲勞的因素包括材料的組織結(jié)構(gòu)、表面強化工藝、工件表面粗糙度、潤滑劑以及應(yīng)力等。

3、調(diào)心滾子軸承外圈溝道表面開裂及原因

將某斷裂的調(diào)心滾子軸承外圈進行酸浸處理后，肉眼觀察可見溝道表面顯示嚴重的黑色燒傷斑痕跡與磨削方向基本垂直的平行分布的橫向裂紋，摔開斷口上呈現(xiàn)月牙形燒傷層，斷口呈細瓷狀，由溝道處啟裂快速向里推進至完全斷裂。調(diào)心滾子軸承外圈溝道表面平行狀裂紋屬典型的磨削裂紋，導(dǎo)致其磨削開裂主要是由磨削量過大和磨削工藝條件惡劣等因素引起的；其次，調(diào)心滾子軸承外圈回火不充分，亦增加了其磨削開裂的敏感性。即使電流強度相對較弱也會發(fā)生這種現(xiàn)象，隨著時間的推移，環(huán)形坑將發(fā)展為波紋狀凹槽。只能在滾子和套圈滾道接觸表面發(fā)現(xiàn)這些波紋狀凹槽，鋼球上則沒有，只是顏色變暗。這些波紋狀凹槽是等距的，滾道上的凹槽底部顏色發(fā)暗。

4、調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈溝道面開裂及原因

在粗磨內(nèi)圈滾道面后，經(jīng)磁粉探傷發(fā)現(xiàn)滾道的兩側(cè)，尤其是靠近油溝處出現(xiàn)許多細小裂紋，個別套圈還出現(xiàn)了多道較深的、垂直于砂輪磨削方向的開裂及翹皮現(xiàn)象。經(jīng)線切割后，還出現(xiàn)整塊材料從滾道面脫落現(xiàn)象。經(jīng)過熱酸洗后，發(fā)現(xiàn)調(diào)心滾子軸承內(nèi)圈兩側(cè)滾道面均有裂紋，裂紋的形狀多為網(wǎng)狀，也有垂直于磨削方向的直線裂紋。為避免磨削裂紋的產(chǎn)生就要減少磨削熱的產(chǎn)生和加速熱量的散發(fā)。

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