軸承鋼球熱處理后的變化,從熱處理工藝分析來看,由于鍛造后的余熱淬火,軸承鋼球沒有進(jìn)行球化退火處理,晶粒粗大,帶狀組織;同時,淬火馬氏體碳含量高,鍛造后進(jìn)入淬火。高溫增加了鋼球的淬火應(yīng)力。
軸承鋼球熱處理后的變化,從熱處理工藝分析來看,由于鍛造后的余熱淬火,軸承鋼球沒有進(jìn)行球化退火處理,晶粒粗大,帶狀組織;同時,淬火馬氏體碳含量高,鍛造后進(jìn)入淬火。高溫增加了鋼球的淬火應(yīng)力。
據(jù)分析,120mm鋼球經(jīng)水淬后,溫度分布極不均勻,形成較高的結(jié)構(gòu)應(yīng)力,其表面處于壓力應(yīng)力狀態(tài)。工件斷裂的主要原因是內(nèi)拉應(yīng)力。
此外,軸承鋼球具有較強(qiáng)的水淬冷卻能力,工件內(nèi)層組織較厚,芯附近組織較硬,使工件芯韌性較差,存在隱蔽開裂的風(fēng)險。工件在生產(chǎn)過程中淬火后未及時回火,淬火后應(yīng)力較高,未消除和釋放,導(dǎo)致鋼球開裂和損壞。
根據(jù)分析,軸承鋼球的淬火裂紋與鍛造和熱處理工藝密切相關(guān)。鍛造加熱時間或溫度控制不當(dāng),導(dǎo)致鋼球過熱或燒傷,晶粒粗大,工件韌性降低。另一方面,120mm鋼球中心鍛造變形小,冷卻速度低。因此,這部分再結(jié)晶晶粒較厚,導(dǎo)致鋼球在中間開裂斷裂。
基于以上分析,防止高碳馬氏體鋼球開裂的改進(jìn)措施如下:
(1)鍛造。提高鍛造比,嚴(yán)格控制鍛造工藝,防止鍛造后心臟變粗。
(2)降低軸承鋼球淬火水溫,提高出水溫度,可顯著降低和緩解工件淬火應(yīng)力。
(3)淬火前加入球化退火,細(xì)化組織,使工件淬火后成為小針(片)馬氏體,防止淬火后組織粗大。
(4)淬火后及時回火,消除淬火應(yīng)力,穩(wěn)定組織,進(jìn)一步消除工件開裂隱患。
采用上述工藝改進(jìn)后,消除了軸承鋼球淬火開裂的失效現(xiàn)象,熱處理工件質(zhì)量好,生產(chǎn)運(yùn)行好。