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軸承常見缺陷的磁粉探傷和失效分析

2018-09-28

　　軸承零件在制造過程中，要經(jīng)過鍛造、碾擴(kuò)、沖孔、車削、磨削、熱處理等多道工序，可能出現(xiàn)各種缺陷。常見缺陷如下：

　　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(diǎn)是折疊較粗大，形狀不規(guī)則，易出現(xiàn)在零件表面。

　　Z好采用熒光磁粉進(jìn)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，如圖1所示。

　　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，如圖2所示，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(yán)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。

　　鍛造過燒
　　鍛造加熱溫度過高，保溫時(shí)間過長產(chǎn)生過熱，嚴(yán)重時(shí)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(yán)重的區(qū)域，晶界也開始熔化，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)形成尖角狀洞穴。過燒的材料在這種缺陷狀態(tài)下進(jìn)行鍛造加工，受到重錘的鍛打、沖孔及碾擴(kuò)，缺陷處會(huì)在此產(chǎn)生撕裂，形成更大的缺陷。鍛造嚴(yán)重過燒的表面形態(tài)如桔子皮，上面分布有細(xì)小的裂縫和很厚的氧化皮。

　　宜采用熒光磁粉進(jìn)行探傷，使缺陷顯示更為清晰。麻點(diǎn)孔洞為鍛造過燒缺陷所致，如圖3所示。

　　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(xì)小裂紋分布，部分區(qū)域已出現(xiàn)晶界氧化現(xiàn)象，孔洞形貌見圖4。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(xì)裂紋。

　　2、淬火裂紋
　　在淬火過程中，當(dāng)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(qiáng)度時(shí)，就會(huì)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(xì)，如圖5所示。

　　基本沿圓周方向分布，尾部尖細(xì)。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，如圖6所示。

　　3、磨削缺陷

　　在淬火過程中，當(dāng)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(qiáng)度時(shí)，就會(huì)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(xì)，如圖7所示。

　　基本沿圓周方向分布，尾部尖細(xì)。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，如圖8所示。

　　4、原材料缺陷
　　軸承零件在磨削加工中，由于砂輪進(jìn)給量太大、砂輪軸跳動(dòng)、切削液供給不充分及砂輪磨粒鈍等，均易使零件產(chǎn)生磨削裂紋。另外，熱處理時(shí)淬火溫度過高而造成零件的組織過熱、晶粒粗大，殘余奧氏體量較多、有網(wǎng)狀和粗大顆粒。

　　磨削缺陷的磁痕一般呈網(wǎng)狀、輻射狀、平行線狀或龜裂狀，磁痕細(xì)而尖，輪廓較清晰，出現(xiàn)數(shù)量多，通常與磨削方向垂直，如圖9所示。磁痕多集中分布在中間部位，沿圓周方向，呈長線狀或樹枝狀，局部有分叉，磁痕收斂。

　　制取裂紋截面金相試樣后觀察，裂紋較細(xì)，垂直于表面，其內(nèi)未見材料夾雜、氧化皮等異物分布，形貌如圖10所示。