轴承钢球热处理后发生的变化,从热处理工艺分析,轴承钢球由于锻后余热淬火,未进行球化退火处理,故晶粒粗大,有带状组织;同时,淬火马氏体的含碳量很高,锻造后进入淬火。高温增加了钢球的淬火应力。
据分析,120mm钢球经水淬后,温度分布极不均匀,形成较高的结构应力,其表面处于压应力状态。内部拉应力是工件断裂的主要原因。
另外,轴承钢球水淬冷却能力强,工件内部层状组织较粗,靠近芯部有较硬的组织,使工件芯部韧性较差,存在隐蔽开裂的危险。工件在生产中淬火后没有及时回火,淬火后的应力很高,没有消除和释放,导致钢球开裂和损坏。
分析认为,轴承钢球的淬火裂纹与锻造和热处理工艺密切相关。锻造加热时间或温度控制不当,使钢球过热或烧伤,使晶粒粗大,工件韧性下降。另一方面,120mm钢球中心锻造变形小,冷却速度也低。因此,这部分的再结晶晶粒粗大,导致钢球在中间容易开裂和断裂。
基于以上分析,提出防止高碳马氏体钢球开裂的改进措施如下:
(1)锻造。提高锻造比,严格控制锻造工艺,防止锻造后心部变粗。
(2)降低轴承钢球淬火水温,提高出水温度,可显着降低和缓解工件淬火应力。
(3)淬火前加入球化退火,细化组织,使工件淬火后成为细小的针状(片状)马氏体,防止淬火后组织粗大。
(4)淬火后及时回火,消除淬火应力,稳定组织,进一步消除工件开裂隐患。
采用上述工艺改进后,消除了轴承钢球淬火开裂的失效现象,热处理后的工件质量优良,生产运行良好。
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