軸承零件的常見磁粉探傷缺陷

2015-01-10 01:29:56董漢杰陳翠麗李國棟李昭昆張彥合

無損檢測 2015年3期

關鍵詞：裂紋

董漢杰，陳翠麗，李國棟，李昭昆，焦陽，張彥合

（洛陽LYC軸承有限公司技術中心，洛陽 471003）

1 軸承零件的常見缺陷

軸承零件在制造過程中，要經過鍛造、碾擴、沖孔、車削、磨削、熱處理等多道工序，可能出現各種缺陷，以下為幾種常見的缺陷。

1.1 鍛造缺陷

（1）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，其特點是折疊較粗大，形狀不規則，易出現在零件表面。

（2）鍛造過燒：鍛造加熱溫度過高，保溫時間過長產生過熱，嚴重時晶界氧化甚至熔化［1］。微觀觀察不僅表面層金屬晶界被氧化開裂呈現尖角，而且，金屬內部成分偏析較嚴重的區域的晶界開始熔化，嚴重時也會形成尖角狀洞穴。過燒的材料在這種缺陷狀態下進行鍛造加工，受到重錘的鍛打、沖孔及碾擴，缺陷處會在此產生撕裂，形成更大的缺陷。鍛造嚴重過燒的表面形態如桔子皮，上面分布有細小的裂縫和很厚的氧化皮。

1.2 淬火裂紋

在淬火過程中，當淬火溫度過高或冷卻速度太快，內應力大于材料的斷裂強度時，就會出現淬火裂紋。

1.3 磨削缺陷

軸承零件在磨削加工中，由于砂輪進給量太大、砂輪軸跳動、切削液供給不充分及砂輪磨粒鈍等，均易使零件產生磨削裂紋。另外，熱處理時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、有網狀和粗大顆粒。

1.4 原材料缺陷

原材料缺陷有裂紋、白點、夾雜等。裂紋沿鋼材軋制方向分布，有的單條，多者數條，大部分是軋制時形成的表面裂紋。

2 磁粉探傷缺陷磁痕分析

2.1 鍛造缺陷

（1）鍛造折疊：最好采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰、直觀［2］。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。

（2）鍛造過燒：宜采用熒光磁粉進行探傷，使缺陷顯示更為清晰。麻點孔洞為鍛造過燒缺陷所致。

2.2 淬火缺陷

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、樹枝狀或網狀，起始部位較寬，隨延伸方向逐漸變細。

2.3 磨削缺陷

磨削缺陷的磁痕一般呈網狀、輻射狀、平行線狀或龜裂狀，磁痕細而尖，輪廓較清晰，出現數量多，通常與磨削方向垂直。

2.4 原材料缺陷

探傷時很容易識別。裂紋一般存在于機加工材料的外徑上，沿鋼材軋制方向、呈直線分布。

3 熒光磁粉探傷缺陷形貌

磁粉探傷時鍛造折疊、鍛造過燒、淬火裂紋、磨削裂紋、原材料裂紋的形貌如圖1（a）～（e）所示。

4 缺陷形貌分析

4.1 鍛造折疊

將此類缺陷的截面制成金相試樣在顯微鏡下觀察，缺陷尾部圓鈍，兩側光滑，有明顯氧化現象，缺陷內未發現材料夾雜物等異物分布，圖2 為缺陷局部形貌。冷酸腐蝕金相試樣后觀察，缺陷部位及其兩側有嚴重的脫碳及氧化現象，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象，如圖3所示。綜上分析，表明該缺陷應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［3］。

4.2 鍛造過燒

沿缺陷截面制取金相試樣后在顯微鏡下進行觀察，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，邊緣有細小裂紋分布，部分區域已出現晶界氧化現象，孔洞形貌如圖4所示。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裂紋，圖5所示為掃描電子顯微鏡觀察斷口形貌。綜上分析，此缺陷為鍛造過燒。