軸承鋼的冶金缺陷:
軸承鋼的冶金質量缺陷包括冶煉、澆鑄、軋製和鍛造等冶金成材過程中可能造成的所有缺陷。按其檢驗方法一般可分為巨集觀缺陷和微觀缺陷兩大類。
1.巨集觀缺陷
包括表面外觀檢查可以發現的麻點、裂紋、摺疊、拉裂、刮傷、結疤和夾渣以及低倍酸洗檢查可以發現的縮孔、皮下氣泡、白點、過燒、中心疏鬆、一般疏鬆和偏析、表面脫碳等。這些都是一般鋼材常見的缺陷。各類軸承用鋼專用標準對這些缺陷的控制都有嚴格的規定。
2.微觀缺陷
鋼材的微觀缺陷包括在光學顯微鏡下的放大檢驗可以發現的鋼中各類非金屬夾雜物、炭化物偏析、碳化物網狀和帶狀、退火組織不均勻性等。這些都是影響鋼材的純潔度和均勻性的主要缺陷。嚴格控制這些技術指標並使之儘可能減少,則是各類軸承鋼技術要求的主要內容。
軸承鋼的表面強化方法:
一般的表面強化方法,工藝上屬於熱處理的範疇。而近代發展起來的鐳射、電子束、離子束等表面強化方法,不僅將一些高新技術應用於材料的表面強化,而且在工藝上已經超出了傳統的熱處理範疇,形成了新的技術領域。因此現在的表面強化技術可以從不同的角度形成多種分類方法,按表層強化技術的物理化學過程進行分類,大致可分為五大類:
表面變形強化、表面熱處理強化、化學熱處理強化、表面冶金強化、表面薄膜強化。
1.表面熱處理強化
利用固態相變,通過快速加熱的方法對零件的表面層進行淬火處理稱為表面熱處理,俗稱表面淬火。包括火焰加熱淬火、高(中)頻感應加熱淬火、鐳射加熱或電子束加熱淬火等。這些方法的特點是:
表面區域性加熱淬火,工件變形小;加熱速度快,生產效率高;加熱時間短,表面氧化脫碳很輕微。該方法特別是對提高承受一定衝擊載荷的大型和特大型軸承零件的耐磨性和疲勞強度效果顯著。
2.表面變形強化
通過機械的方法使金屬表面層發生塑性變形,從而形成高硬度和高強度的硬化層,這種表面強化方法稱為表面變形強化,也稱為加工硬化。包括噴丸、噴砂、冷擠壓、滾壓、冷碾和衝擊、**衝擊強化等。這些方法的特點是:
強化層位錯密度增高,亞晶結構細化,從而使其硬度和強度提高,表面粗糙度值減小,能顯著提高零件的表面疲勞強度和降低疲勞缺口的敏感性。這種強化方法工藝簡單、效果顯著,硬化層和基體之間不存在明顯的界限,結構連貫,不易在使用中脫落。其多數方法已在軸承工業中得到應用:
滾動體的表面撞擊強化就是這類方法的應用,精密碾壓已成為新的套圈加工和強化方法。
3.表面冶金強化
利用工件表面層金屬的重新融化和凝固,以得到預期的成分或組織的表面強化處理技術稱為表面冶金強化。包括表面自溶性合金或複合粉末塗層、表面融化結晶或非晶態處理、表面合金化等方法。特點是採用高能量密度的快速加熱,將金屬表面層或塗覆於金屬表面的合金化材料熔化,隨後靠自己冷卻進行凝固以得到特殊結構或特定效能的強化層。
這種特殊的結構或許是細化的晶體組織,也或許是過飽和相、亞穩相、甚至是非晶體組織,這取決於表面冶金的工藝引數和方法。滾動軸承行業在微型軸承工作表面做過鐳射加熱強化研究,效果良好。
4.表面薄膜強化
應用物理的或化學的方法,在金屬表面塗覆於基體材料效能不同的強化膜層,稱為表面薄膜強化。它包括電鍍、化學鍍(鍍鉻、鍍鎳、鍍銅、鍍銀等)以及複合鍍、刷鍍或轉化處理等,也包括近年來發展較快的高新技術:如cvd、pvd、p-cvd等氣相沉積薄膜強化方法和離子注入表面強化技術(也稱原子冶金技術)等等。
它們共同的特點是均能在工作表面形成特定效能的薄膜,以強化表面的耐磨性、耐疲勞、耐腐蝕和自潤滑等效能。例如離子注入技術強化軸承工作表面,能使軸承工作表面的耐磨性、耐蝕性、和抗接觸疲勞效能都得到顯著提高,從而使軸承的使用壽命得到成倍的增長。
5.化學熱處理強化
利用某種元素的固態擴散滲入,來改變金屬表面層的化學成分,以實現表面強化的方法稱為化學熱處理強化,也稱之為擴散熱處理。包括滲硼、滲金屬、滲碳及碳氮共滲、滲氮及氮碳共滲、滲硫及硫氮碳共滲、滲鉻、滲鋁及鉻鋁矽共滲、石墨化滲層等等,種類繁多、特點各異。滲入元素或溶入基體金屬形成固溶體,或與其他金屬元素結合形成化合物。
總之滲入元素即能改變表面層的化學成分,又可以得到不同的相結構。滲碳軸承鋼零件的處理工藝和滾針軸承套的表面滲氮強化處理均屬這一類強化方法。