轴承滚子磁痕探伤分析
2016-09-01班君1，刘秀莲2，罗燕1
（1.中航工业哈尔滨轴承有限公司研发中心，黑龙江哈尔滨 150025；2.中航工业哈尔滨轴承有限公司工程技术部，黑龙江哈尔滨 150025）
摘 要：依据国家标准，采用磁粉探伤的方法对滚子的表面缺陷进行检查，并采用金相法分析，从宏观和微观两方面确定磁痕产生的原因。结果显示，带状碳化物超标是引起磁粉堆积形成磁痕的原因。
关键词：轴承；圆柱滚子；带状碳化物；磁痕显示
1 前言
轴承是各类机械装备的重要基础零件，是支承轴旋转的零件，同时承受轴上旋转的零件重量，因此，要严格按照工艺规程生产，将缺陷控制在标准之内。轴承零件在加工过程中不可避免出现缺陷，要快速准确地挑出缺陷，保证零件质量。一般在零件终磨后，采用无损检测的方法即磁粉探伤法，对轴承零件进行100%探伤检查，以保证轴承零件的质量。磁粉探伤是轴承零件加工过程中控制产品质量的一种检测手段，是利用磁粉检测已磁化的铁磁性零件，若表面层存在缺陷，则产生漏磁场，通过磁痕显示出来，从而检测出零件表面及近表面缺陷。磁粉探伤是检查铁磁性材料中的非金属夹杂物、白点、疏松、裂纹等缺陷的常用检测手段，但不能定量分析这些缺陷的位置和形状，如缺陷的宽度、深度及其埋藏深度等，也就是说，用肉眼观察缺陷表面的磁痕显示只能确定缺陷存面的位置及形状，不能提供缺陷尺寸。若需定量分析这些缺陷的位置和形状，通常采用金相法。
轴承零件常见的缺陷可分为两类，类为材料缺陷，第二类为加工缺陷。原材料Z常见缺陷是裂纹、折叠等，而加工缺陷，因轴承零件需多道工序加工，通常是由锻造、冲压、车削、热处理以及磨削等工序完成，因此加工类缺陷较多，常见的加工缺陷有锻造缺陷、热处理缺陷、磨削裂纹等，不同的缺陷磁痕显示的形状、位置各不相同。
2 滚子工作面磁痕显示原因分析
2.1宏观分析采用体视显微镜37081观察，发现滚子工作表面存在一条轴向线形磁痕，磁粉附着轮廓较清晰，并与材料的轧制方向一致，其形貌见图1。对其磁痕部位磨抛，经过4%硝酸酒精浸蚀后观察，磁痕部位出现两条灰白色轴向条纹，对其放大观察未见裂纹缺陷，形貌见图2。
2.2组织分析
仪器采用金相显微镜Axiovert200MA，放大观察滚子工作面磁痕位置灰白色轴向条纹，确定为沿轧制方向分布的带状碳化物，其形貌见图3、图4；将滚子轴向取样，磨抛观察滚子心部带状碳化物，级别为3级（标准值：≤2级），形貌见图5、图6；垂直磁痕经过磨抛，观察滚子的横截面，未发现磁痕显示部位存在裂纹缺陷；滚子的淬回火组织为3级（标准值：1级～5级）。
2.3硬度检测
仪器采用洛氏硬度计HR-150，检测滚子端面硬度，实测值59.0、59.5、59.5HRC（标准值：58.0～63.0HRC）。
2.4钢种鉴别
经WKX-5看谱镜分析，滚子钢种符合GCr15钢标准。
3 结果分析
该滚子为棒料车制成形，未经锻造处理。宏观分析发现，滚子工作面磁痕显示为轴向线形，并与钢材的轧制方向一致。放大观察，未见裂纹等其它缺陷。微观分析发现，磁痕显示位置为沿轧制方向分布的带状碳化物。纵向取样观察滚子的心部组织，其带状碳化物超过标准规定。带状碳化物引起轴承滚子材料中化学成分不均匀，形成偏析现象，破坏了金属的连续性，导致滚子探伤检查时，在工作面成分偏析严重位置产生漏磁场，引起磁粉堆积形成磁痕。对轴承零件来说，表面存在缺陷的轴承零件是不允许使用的，因此该批带状碳化物超标的滚子应做报废处理，以免影响轴承的使用寿命。
4 结论
滚子的热处理质量符合JB/T1255标准规定，而带状碳化物不符合JB/T18254标准规定。滚子工作表面的轴向磁痕是由带状碳化物引起的。
参考文献：
[1]JB/T1255-2001，高碳铬轴承钢滚动轴承零件，热处理技术条件7-8[S].
[2]全国滚动轴承标准化技术委员会.中国机械工业标准汇编（上）——高碳铬轴承钢[S].北京：中国标准出版社，2004.13-14.
[3]全国滚动轴承标准化技术委员会.中国机械工业标准汇编（下）——铁路机车辆滚动轴承零件裂纹检验[S].北京：中国标准出版社，2004.605-607.
[4]JB/T10338-2002，滚动轴承零件磁粉探伤规范613-614[S].
[5]屠海令，于勇.金属材料理化检测全书[M].北京：化学工业出版社，2006.245-249.
来源：《哈尔滨轴承》2015年01期