摘 要:某 X光管用聯軸軸承在裝配檢驗過程中發現滾道處存在麻點,采用宏觀分析、化學成分 分析、硬度測試、金相檢驗等方法對麻點產生的原因進行了分析.結果表明:該軸承的原材料在鑄 造過程中冷卻速度較慢產生了尺寸過大的大塊角狀碳化物,在滾道磨削和超精研磨過程中大塊角 狀碳化物剝落,從而在軸承滾道處產生麻點. 

關鍵詞:聯軸軸承;麻點;原材料;碳化物 

中圖分類號:TG１１５．２ 文獻標志碼:B 文章編號:１００１Ｇ４０１２(２０１８)１１Ｇ０８５０Ｇ０３

某公司生產的 X 光管用聯軸軸承,用于計算機 斷層掃描(CT)醫療機中連接金屬靶面.CT 機圖像 是否清晰取決于軸承旋轉得是否穩定可靠,聯軸軸承 的精度對于提高整機精度具有非常重要的意義.為 了保證聯軸軸承的精度質量,須對聯軸軸承進行表觀 檢查,在檢查過程中,發現表觀質量不合格的廢品率 高達４５％左右,其主要特征為超精研磨后軸承滾道 處表面有白色麻點.聯軸軸承材料為GCr１５鋼,該材 料的冶煉通過真空脫氧,電磁攪拌,氧化物含量較少, 在能承受較大的接觸壓應力的同時還能承受較大的 高變拉應力,連軸軸承的生產流程為:車削→淬火→ 回火→噴砂→粗磨→精磨→鍍膜→成品.

筆者通過一系列理化檢驗和分析對聯軸軸承滾 道處麻點產生的原因進行了分析,以期提高該聯軸 軸承的合格率. 

１ 理化檢驗 

１．１ 宏觀分析 

圖１為X光管用聯軸軸承的整體宏觀形貌,不合 格的軸承在兩個滾道處均發現了麻點,麻點宏觀形貌 如圖２所示.軸承的滾道是軸承的工作面,在軸承的 運行過程中會與滾子產生滾動摩擦,其表面質量的好 壞直接影響軸承的精度和使用壽命.由圖２可知,該軸承在滾道處存在許多白色亮點,且亮點呈直線分布.

１．２ 化學成分分析 

依據GB/T４３３６－２０１６«碳素鋼和中低合金鋼 多 元素含量的測定 火花放電原子發射光譜法(常規 法)»,采用 ARL４４６０ 型直讀光譜儀對聯軸軸承進 行化學分析,結果見表１.可見其化學成分均符合 GB/T９９４３－２００８«高速工具鋼»對 W１８Cr４V 鋼的 技術要求.

１．３ 硬度測試 

依據JB/T７３６１－２００７«滾動軸承零件硬度試 驗方法»對該軸承進行硬度測試,測試結果為８１２, ８０８,８０９HV３０.依據 GB/T１１７２－１９９９«黑色金屬 硬度及強度換算值»將維氏硬度轉換為洛氏硬度,對 應值分別為為６４．６,６４．５,６４．５HRC,可見其硬度均 符合JB/T１１０８７－２００７«滾動軸承 鎢系高溫軸承鋼 零件熱處理技術條件»的技術要求. 

１．４ 金相檢驗 

圖３a)為軸承心部的顯微組織形貌,依據JB/T １１０８７－２００７可知其過熱度≤１級,回火度≤１級.由 此可見該批軸承零件的熱處理組織正常.圖３b)為 滾道邊緣處的低倍顯微組織形貌,可見在滾道邊緣處 存在聚集的條帶狀共晶碳化物,帶寬為３２μm,依據 GB/T１４９７９－１９９４«鋼的共晶碳化物布均勻度評定 法»評定其級別為３級,符合 GB/T９９４３－２００８的技 術要求.圖３c)為滾道邊緣處的高倍顯微組織形貌, 可見滾道邊緣處存在大塊角狀碳化物,碳化物尺寸為 ２８~３２μm,依據 GB/T９９４３－２００８碳化物評級圖評 級為集中系列＞４級,屬于不合格組織.

２ 分析與討論 

由以上理化檢驗結果可知,該 X 光管用聯軸軸 承材料的硬度、顯微組織過熱度、回火度等都滿足相 關技術要求,由此可以排除熱處理造成該軸承滾道 麻點缺陷的可能.雖然原材料的化學成分、共晶碳 化物不均勻性均滿足相關技術要求.但是邊緣存在 較大的大塊角狀碳化物,且金相顯微鏡下麻點的宏、 微觀形態呈直線分布.

共晶碳化物嚴重不均勻,會降低高速鋼的熱塑 性,熱處理過程中易造成過熱開裂;大塊碳化物附近 碳含量較高,容易造成熱處理過熱,因此要對原材料的共晶碳化物不均勻性進行嚴格控制.由于 GB/T ９９４３－２００８中對高速鋼原材料的共晶碳化物不均 勻性做出了明確的規定,而未對大塊角狀碳化物做 強制要求,所以在原材料入廠驗收時容易忽略對大 塊角狀碳化物的檢查,造成 X 光管用聯軸軸承在表 觀檢查中的廢品率高達４５％.雖然該批次高速鋼 聯軸軸承存在的大塊角狀碳化物未造成熱處理后的 組織過熱,但是在宏觀上已經出現了麻點,這對于要 求旋轉穩定可靠的 X光管用聯軸軸承是不允許的.

３ 結論及建議 

該軸承的原材料在鑄造過程中冷卻速度較慢產 生了尺寸過大的大塊角狀碳化物,在滾道磨削和超 精研磨過程中大塊角狀碳化物剝落,從而在軸承滾 道處產生麻點.

建議在采購 X 光管用聯軸軸承的高速鋼原材 料時,與鋼廠簽訂技術協議并對大塊角狀碳化物尺 寸提出要求.鋼廠可以考慮采用快速凝固電渣重熔、噴射成型和粉末冶金等新的冶煉技術來冶煉原 材料,只有控制好原材料的質量才能提高軸承滾道 處的表觀質量. 

參考文獻: 

[１] 石功奇,丁培道,周守則．合金元素對高速鋼共晶碳 化物的影響[J]．理化檢驗(物理分冊),１９９０(４):２８Ｇ ３０． 

[２] 俞峰,許達,羅迪．高速鋼中的碳化物缺陷[J]．鋼鐵研 究學報,２００８,２０(６):１Ｇ６． 

[３] 楊偉旗．高速鋼原材料檢驗方法探討[J]．理化檢驗 (物理分冊),２００２,３８(７):３００Ｇ３０２． 

[４] 羅迪,邢國華,劉宇,等．M４２高速鋼中的碳化物[J]． 鋼鐵,１９９１(１０):３５Ｇ３８． 

[５] FISCHERA,KOHLHAASE,唐元祈．對 高 速 鋼 顯 微組織的觀察[J]．理化檢驗(物理分冊),１９８０(３): ４７Ｇ５０． 

[６] 宋玉強,趙剛華．高速鋼左右銑刀裂紋分析[J]．理化 檢驗(物理分冊),２０００,３６(４):１７８Ｇ１７９． 

文章來源——材料與測試網