某軋鋼機(jī)軸承套圈承受壓力為400kN，轉(zhuǎn)速為130r/min，采用GCr15鋼制造。熱處理工藝為：860℃加熱奧氏體化，230℃等溫淬火4h，粗磨后二次回火150℃x3h。等溫淬火后組織為：下貝氏體（體積分?jǐn)?shù)為60%-70%）+回火馬氏體+均勻分布的碳化物，硬度≥63HRC。對(duì)于這些熱處理，我們常采用中頻加熱電源進(jìn)行，但是生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，套圈外表面出現(xiàn)橘皮狀組織缺陷，導(dǎo)致工件失效。

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，套圈輥道上形成橘皮狀缺陷。微觀觀察發(fā)現(xiàn)，組織晶粒粗大，晶界氧化呈黑色網(wǎng)，部分晶界產(chǎn)生熔化現(xiàn)象，出現(xiàn)夾角形孔洞；同時(shí)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)橘皮下出現(xiàn)碳化物聚集，在距橘皮表面2mm處硬度下降至54HRC。這說(shuō)明表面出現(xiàn)脫碳層，在橘皮區(qū)域發(fā)現(xiàn)多處裂紋并向基體延伸擴(kuò)展。分析初步認(rèn)為，橘皮和脫碳缺陷是工件表面出現(xiàn)加熱過(guò)燒引起的。金相觀察發(fā)現(xiàn)，工件材料部分氧化鋁超標(biāo)，評(píng)為3-3.5 級(jí)，碳化物網(wǎng)狀為2級(jí)，碳化物液析為1.5-2級(jí)，碳化物帶狀為3-3.5級(jí)。工件熱處理后組織不均勻，典型組織為：針狀馬氏體帶+回火馬氏體+下貝氏體（體積分?jǐn)?shù)占20%-30%）+黑色托氏體網(wǎng)+殘留奧氏體+碳化物。

分析認(rèn)為，鑄錠凝固時(shí)，共晶碳化物形成樹(shù)枝狀偏析稱(chēng)液析，枝晶碳含量較高，局部出現(xiàn)(Fe，Cr)3C+（Fe，Cr）7C3A三元共晶。工件鍛造使共晶骨架被打碎，某些共晶碳化物以液析形式保留下來(lái)，鍛造不充分使液析超標(biāo)，從而引起工件易產(chǎn)生過(guò)燒缺陷。另一方面，工件加熱至860℃后，碳化物帶狀區(qū)奧氏體合金化較高，而非碳化物帶狀區(qū)奧氏體合金化程度低，加之爐溫不均與尺寸因素，合金元素?cái)U(kuò)散不充分，奧氏體均勻化較低，導(dǎo)致等溫轉(zhuǎn)變時(shí)間不一致。工件在230℃等溫中，有的區(qū)域：A-M（大部分），有的區(qū)域A-B下。由于工件大，等溫開(kāi)始時(shí)需時(shí)較長(zhǎng)，冷卻慢，使工件形成團(tuán)絮狀托氏體，工件于是出現(xiàn)淬火軟點(diǎn)缺陷。工件回火中，又形成馬氏體，使尺寸脹大，增加工件變形傾向。此外，回火組織中有回火馬氏體和未回火馬氏體，并有體積分?jǐn)?shù)為20%的下貝氏體，組織不均勻，引起內(nèi)應(yīng)力上升。當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于工件屈服極限時(shí)，導(dǎo)致工件出現(xiàn)翹曲變形，并使套圈圓度超標(biāo)。由于圓度超標(biāo)套圈運(yùn)行中輥道出現(xiàn)過(guò)度摩擦，如果同時(shí)存在缺油或供油不足及超負(fù)荷的工作狀態(tài)，極易產(chǎn)生摩擦生熱。當(dāng)其溫度達(dá)到或超過(guò)偽共晶溫度1080℃時(shí)，工件出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。

綜上分析，GCr15鋼套圈缺陷包括：組織中有1.5-2級(jí)的碳化物液析，鍛后組織不均勻，工件淬火加熱時(shí)液析區(qū)出現(xiàn)低熔點(diǎn)的偽三元共晶組織；工件熱處理后組織不均勻，馬氏體量過(guò)高而下貝氏體量不足，工件尺寸脹大引起內(nèi)應(yīng)力增大．導(dǎo)致工件圓度超標(biāo)，使套圈運(yùn)轉(zhuǎn)中摩擦加劇。產(chǎn)生工件表面過(guò)燒脫碳失效。

為防止上述缺陷和失效，工藝改進(jìn)如下：

1)鍛造加熱應(yīng)保持爐溫均勻，鍛后檢驗(yàn)鍛件碳化物應(yīng)均勻分布，鍛后組織符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2)熱處理加熱爐爐溫保持均勻一致，爐料安放應(yīng)使工件溫度均勻，防止工件奧氏體化不均導(dǎo)致熱處理后組織不均、應(yīng)力過(guò)大，使工件運(yùn)行中出現(xiàn)摩擦劇烈過(guò)燒脫碳失效。

3)采用中頻加熱電源進(jìn)行等溫?zé)崽幚?，力求溫度均勻，組織轉(zhuǎn)變和形成組織均勻穩(wěn)定，不致產(chǎn)生較大應(yīng)力和變形，以及由此引發(fā)的工件過(guò)度摩擦出現(xiàn)的過(guò)燒現(xiàn)象。

工件在熱處理過(guò)程中受多方面因素的影響，不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些缺陷，因此掌握常見(jiàn)缺陷的預(yù)防措施是很有必要的。本文簡(jiǎn)單分析了軸承套圈產(chǎn)生缺陷的原因及其工藝改進(jìn)，小編希望您能把學(xué)到的應(yīng)用到工作中去。