6大高碳铬钢制轴承套圈热处理缺陷分析

高碳铬钢制轴承套圈在热处理过程中，由于轴承钢材料缺陷、热处理工艺、加工设备以及人为因素等导致了套圈组织过热、欠热、裂纹、变形超差、脱碳超标、套圈部分硬度偏低、以及磕碰伤等缺陷。

1.过热

高碳铬钢制轴承套圈淬火后组织应为隐晶、细小结晶或小针状马氏体。而图1所示出现粗大针状马氏体是明显的过热组织。这种显微组织超过《JB/T1255——2014滚动轴承 高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件》标准规定。这种显微组织会导致轴承的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。其原因淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成，也可能是原材料碳化物带状严重或者退火组织碳化物大小分布不均匀。采取的措施合理选择加热温度、加热时间。按材料标准选用，严格控制碳化物带状。提高退火质量，如遇停电、设备故障等及时采取有效措施。

图1

2.欠热

Gr15钢制轴承套圈淬火后组织出现较为明显针状如图2或较大团块状图3托氏体超过《JB/T1255——2014滚动轴承 高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件》规定，称为欠热组织。它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响轴承寿命。产生原因淬火温度偏低，保温时间不够或冷却不良，采取的措施是适当提高淬火加热温度和保温时间，调整淬火冷却介质的冷却能力等。

图2

图3

3.淬火裂纹

轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹（见图4）称淬火裂纹。造成这种裂纹的原因有：轴承套圈淬火后内外径或平面有细而且长的裂纹，用线切割机切开观察裂纹处没有明显的脱碳如图5所示。

图4

图5

产生原因：淬火温度过高或在淬火温度上限保温时间过长，冷却太快，油温度或淬火油中含有水分超标，以及车加工产生的应力集中等。采取的措施：降低淬火加热温度，确保套圈在适宜的加热温度和保温时间下加热，淬火油温度在90℃左右，确保淬火油中含水分低于0.1%。  

4.表面脱碳

轴承套圈淬、回火抛光后发现表面有明显的麻点，线切割后观察纵断面发现脱碳层深度远远超过标准的规定（见图6）。其原因是套圈在淬火加热过程中，淬火加热炉内的碳势低，经调查是由炉顶滴入甲醇的孔其中有一个被堵塞，导致滴入炉内甲醇量少所致。采取的措施为防止炉顶进气管结碳，影响保护气氛碳势，要求操作工每班必须疏通1～2次。

（a） 外观            

（b）金相

图6 套圈脱碳图片

5.磕碰伤

套圈淬、回火后发现有明显的磕碰伤如图7所示，导致套圈报废。其原因在热处理过程中，工件在生产线掉落油槽过程中、接口处（如冷热清洗剂之间、冷清清洗机和回火炉之间）和回火炉落料口产生磕碰伤。采取的措施在热处理生产线各个接口处（如冷热清洗剂之间、冷清清洗机和回火炉之间）和回火炉落料口加装后耐热橡皮，防止产生磕碰伤。

（a）  

（b）

图7 淬火套圈磕碰伤图片

6.变形

轴承套圈在淬火加热和冷却以及组织转变过程中，不可避免的产生热应力和组织应力，这种应力的变化导致了套圈发生变形。套圈淬火变形除了本身刚性有关外还有如下因素：原材料成分，组织不均匀，退火组织不均匀，装炉量大，淬火加热温度过高，淬火加热不均匀；冷却过程中冷却不均匀以及在冷却过程中发生碰撞等。因此，为了减少变形尽量采用较低的淬火加热温度和适当的保温时间，同时要求退火组织为均匀碳化物颗粒，适当提高淬火冷却油的温度等。