角接触球轴承_久研轴承科技（安徽）有限公司

滚子表面缺陷分析

2013-07-12

郑晓敏¹　梁华²
（1.万向集团技术中心，杭州　311215；2.洛阳轴研科技股份有限公司，洛阳　471039）

　　摘　要：采用金相分析以及扫描电镜、能谱分析等试验方法对滚子表面缺陷进行了分析。结果表明：滚子表面的麻坑（黑点）缺陷是腐蚀坑，主要是由于热处理炉保护气氛不纯，滚子在高温状态下产生表面腐蚀而形成。
　　关键词：滚动轴承；滚子；表面缺陷；腐蚀
　　某公司生产的滚子材料为GCrl5，其加工工艺为：冷冲压→软磨→热处理→喷丸处理→硬磨。在对热处理和喷丸后的滚子检查时发现其端面、大端面倒角等处均出现不同程度的表面麻坑。现场调查得知，不同型号的滚子同时出现麻坑。现从中任意选取热处理后相同规格的3粒滚子进行分析。
　　1　检验与分析
　　1.1 宏观检查
　　麻坑缺陷主要出现在端面球基面和大端面倒角处，而滚动面上数量较少。麻坑缺陷主要呈黑色，尺寸大小不一且随机分布，其宏观形貌如图1所示。

　　1.2 金相检测
　　从滚子的大端面进行纵向解剖，经制样后放置在显微镜下观察，检验结果如下：麻坑深度为0.01-0.05mm，周围无明显脱碳；滚子的淬回火组织按照JB1255-2001标准评定结果为：马氏体组织5级，网状碳化物2级，符合标准要求，金相组织如图2所示。另将一粒滚子从中部进行横向切割，经磨制后参照GB/T 18254-2002标准进行低倍组织检验，中心疏松<1级，为合格。未发现其他冶金缺陷。

　　1.3 电镜及能谱分析
　　将一粒经热处理后的滚子采用超声波清洗烘干后，放置在JSM-5610LV扫描电镜下进行变倍观察，同时采用能谱仪对滚子表面麻坑缺陷的内部成分进行分析。电镜下麻坑缺陷形貌如图3所示。图3a为较低倍数下的形貌，聚集着许多深浅不一的麻坑。图3b为对其中一个典型麻坑特别放大的形貌，从中能够看到麻坑边缘为自然形态，整体呈现为腐蚀形貌。

　　对麻坑内材料成分进行微观分析的结果见表1。结果表明，麻坑内材料成分除基体元素外主要为O，Na，Ca和S。

　　2　结果分析与讨论
　　通常导致滚子表面产生缺陷的因素有材料表面缺陷残留、冶金缺陷、砂轮伤及锈蚀（或腐蚀）等。
　　其中由于材料表面缺陷残留造成的缺陷大多分布在滚子外径面上；而由冶金缺陷造成的表面缺陷则需区别对待，如夹杂物或夹杂物脱落造成的缺陷随机分布，但一般数量有限；而其他冶金缺陷如缩孔、疏松等则需结合低倍、高倍检验来确定；材料砂轮伤是由于磨削工艺不当造成的，其缺陷具有特定的形貌特征；由锈蚀或腐蚀造成的表面缺陷需要通过详细的分析确定造成的原因。
　　（1）滚子材料的低倍组织符合相关标准要求，说明材料无宏观冶金缺陷，麻坑的产生与材料的致密度没有直接的因果关系。
　　（2）根据能谱分析的结果确定，麻坑内产物的成分除基体元素外主要是O，Na，Ca和s，其中S和0形成的化合物具有较强的腐蚀性。由于滚子表面的麻坑是在热处理之后发现的，根据金相检验的结果（麻坑底部无脱碳）并结合电镜对缺陷的形貌观察，可以确定麻坑缺陷主要是在热处理过程中形成的腐蚀坑，推测是由于热处理炉保护气氛不纯，使滚子在高温状态下表面产生了腐蚀而形成的。由于滚子的端面球基面和倒角处较为粗糙，尤其是倒角还存在边角效应现象，相对于滚子的外径面来说就更容易发生腐蚀并形成较多较深的腐蚀坑。通过更换热处理炉保护气氛，没有再发生类似的麻坑缺陷。因此可以确定该麻坑缺陷是由于热处理炉保护气氛不纯引起的。在热处理过程中一定要保证热处理炉保护气氛的质量。

来源：《轴承》2009年3期

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