精密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,钢件内部结构层状结构较粗,接近芯部有偏硬的组织,使产品芯部延展性比较差,存有隐蔽干裂的风险。钢件在生产过程中淬火后没及时回火,淬火后的应力比较高,并没有清除和释放出来,造成轴承钢球干裂和受损。
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。而另一方面,120mm钢球中心锻造加工变形小,冷却速度也比较低。因而,这一部分的加工硬化晶粒粗大,造成钢球在中间容易开裂和断裂。
根据上述分析,明确提出避免高碳钢马氏体钢球破裂的整改措施以下:
(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。