軸承生產(chǎn)商在生產(chǎn)調(diào)心球軸承保持架后,常會對軸承保持架進行表面處理,這個過程中,如果經(jīng)過酸洗去銹蝕時,會發(fā)現(xiàn)調(diào)心球軸承保持架表面上出現(xiàn)亮白斑點,這是一種表面處理缺陷,為什么會造成軸承保持架表面出現(xiàn)大量的白斑點呢?中華軸承網(wǎng)(簡稱華軸網(wǎng))根據(jù)對軸承知識的了解,來分享下調(diào)心球軸承保持架表面白斑缺陷的具體形貌以及相關的原因所在。
1、調(diào)心球軸承保持架表面白斑缺陷的形貌特征
我們先來看下,有白斑缺陷的保持架和正常保持架小爪、大爪表面的外觀形貌圖,如圖1、2所示。從圖中我們可以看到:帶有白斑缺陷保持架表面粗糙,呈橘皮狀,有亮白色斑點,且該斑點主要分布于大爪的四周及小爪的整個表面上;而正常保持架表面光滑,外觀顏色均勻一致。
圖1保持架小爪表面形貌圖
圖2保持架大爪表面形貌圖
2、調(diào)心球軸承保持架內(nèi)部宏觀形貌
分別將缺陷保持架和正常保持架的大爪、小爪進行鑲樣,然后磨取金相試樣并對其進行冷酸腐蝕。磨后試樣外觀形貌如圖3所示。由圖3a可以看出,經(jīng)過冷酸腐蝕后,缺陷保持架磨制成的試樣表面仍然可以看到明顯的亮白色斑點,由此可以說明,亮白色斑點并非僅存在于表面,保持架的內(nèi)部也存在亮白色斑點。從圖3b可以看出,正常保持架磨制成的試樣經(jīng)過冷酸腐蝕后表面色澤均勻,未發(fā)現(xiàn)類似斑點。
圖3大、小爪試樣酸洗照片
3、調(diào)心球軸承保持架晶粒觀察分析
對于正常保持架和缺陷保持架大爪、小爪的顯微組織(晶粒度)分別進行了觀察和分析研究,晶粒度的形貌圖如圖4所示。
圖4大、小爪試樣晶粒組織對比
由圖4a可以看出,正常試樣的晶粒比較細小、均勻,并具有一定的位向性。晶粒具有位向性是由于保持架是鋼板經(jīng)過切齒、成形、整形等工序加工而成的,在沖擊力的作用下產(chǎn)生塑性變形,晶粒的位向與變形方向大致相同,依據(jù)GB/T6394—2002《標準金屬平均晶粒度測定方法》進行評級,該晶粒度為8級。由圖4b和圖4c可以看出,缺陷保持架的大爪邊緣與內(nèi)部晶粒尺寸相差很大,邊緣晶粒異常粗大,晶粒度為4.5級;而心部區(qū)域的晶粒細小、均勻,與正常保持架基本一致,從圖4d可以看出,缺陷試樣小爪心部晶粒極不均勻,小爪晶粒粗大的區(qū)域晶粒度為0級。
2)晶粒大小及其均勻性與白斑缺陷的關系
由于材料的晶界處聚集了很多雜質,因此,晶界比晶粒內(nèi)部更易腐蝕。細小晶粒區(qū)域與粗大晶粒區(qū)域相比,前者晶界密度大,即晶界總面積多,必然會降低該區(qū)域耐蝕性能。在對缺陷保持架進行酸洗時,由于晶粒大小極不均勻,小爪以及大爪的邊緣存在耐腐蝕的粗大晶粒區(qū),因此,酸洗后顯示亮白色,而不耐腐蝕的細小晶粒區(qū)呈暗灰色。
粗大不均勻晶粒產(chǎn)生原因及形成白斑的試驗驗證
該保持架的加工過程為:剪料→切料圓環(huán)→切齒→再結晶退火→清理→成形→整形→酸洗→涂油。表面正常的保持架則未經(jīng)過再結晶退火,晶粒大小極為均勻。調(diào)查表明,與表面出現(xiàn)白亮狀斑點的缺陷保持架使用同批鋼板的其他型號保持架雖然也經(jīng)過了再結晶退火,但保持架表面并未出現(xiàn)白亮狀斑點。由此可見,保持架表面出現(xiàn)的白亮狀斑點與鋼板質量無關,同時也證明,如果對保持架采用正常的再結晶退火工藝,同樣也不會出現(xiàn)白亮狀斑點。
為了進一步分析研究保持架表面出現(xiàn)白亮狀斑點的成因,對3件未經(jīng)過再結晶退火的保持架采用高于正常再結晶退火工藝規(guī)定的溫度進行退火試驗。正常的再結晶退火工藝為:加熱到640℃,保溫3~4h,出爐空冷。本試驗選定的退火加熱溫度分別為700,680和660℃,保溫時間為3.5h,然后出爐空冷。對其進行酸洗腐蝕,照片如圖5所示。從圖中可以明顯地看出,3件保持架表面均存在白亮狀斑點,且加熱溫度越高,白亮狀斑點越嚴重。該批保持架材料為08Al,其金相組織主要由鐵素體晶粒組成,在對保持架進行腐蝕檢查時發(fā)現(xiàn),粗大的晶粒區(qū)比細小晶粒區(qū)更耐腐蝕。
圖5不同退火溫度的保持架表面照片
通過以上分析可以看出,保持架表面出現(xiàn)的亮白色斑點,是由于該批保持架在再結晶退火處理時加熱溫度過高造成的晶粒粗大所致。建議生產(chǎn)中再結晶退火工序要嚴格按照工藝要求進行,定期對爐膛溫度及爐溫均勻性進行校準,并定期鑒定熱電偶和控溫儀表等,以避免類似情況發(fā)生。