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轴承套圈表面“黑斑”成因

作者：天津金百联机电              发表时间：2011-07-08

关键词：轴承套圈，表面“黑斑”，点蚀，显徽分析　　引　言　　轴承套圈材料为GCr15，经以下加工工艺制成轴承套圈：首先圆钢穿成荒管，酸洗后球化退火，然后再通过车削加工进行导角和沟槽，再经过淬火和回火处理后，最后通过精加工制成成品。成品在进行疲劳试验时，发现个别套圈噪音超标，经观察套圈表面有“黑斑”，为分析其形成原因，作了以下试验分析。　　1 试验材料及方法　　原料为兴澄特钢生产的GCr15轴承钢。　　工艺路线：100tEBT电炉冶炼-LF精炼-VD真空处理-CCM300方坯温送(或进缓冷坑)-连轧-锯切定尺-精整-检验入库。　　在产生“黑斑”处截取试样，用JSM-5600LV扫描电镜和NORAN能谱仪进行观察及相应物相分析。　　2 试验结果　　试样经无水酒精清洗后用扫描电镜观察发现“黑斑”为大大小小的腐蚀坑及腐蚀麻点，平行条纹为磨加工的切削条纹，如图1所示。　　腐蚀坑经放大后观察其中有腐蚀产物，用能谱分析检测到较高含量的氧、硫、氯、钠、钾等元素，无夹杂物，可判定并不是钢材本身的间题，可能是加工过程中引起的。因为酸洗液中有氯，而磨削时使用的冷却液里有钠，钾等元素，如图2所示。　　将腐蚀麻点处高倍放大，有一层腐蚀产物砚盖着，其形貌为龟裂状的泥状花样。白色小颖粒为钢中碳化物，这是由于碳化物不易被腐蚀而残留在表面，如图3所示。　　3 讨论和分析　　有文献介绍“黑斑”缺陷产生为聚集的夹杂物造成，经扫描电镜观察及能谱分析可知，轴承表面的“黑斑”主要是由于氯及钠、钾离子引起的点腐蚀，未发现聚集的夹杂物。氯离子是荒管在酸洗时由酸洗液带入的，当金属表面的部分氧化膜由于某种原因(可能是擦伤或碰伤)遭到破坏，则致使残留酸液中的Cl-入侵，与表面的金属反应成为阳极，而其余为阴极，形成微电池。　　致使金属表面被腐蚀成很多的腐蚀坑，而含Cr的碳化物不易被腐蚀则保存下来(如图3)。蚀坑周围由阴极反应产生的碱促进了钝化，因而抑制了腐蚀.钠、钾离子是轴承管在车削加工时由冷却液带入的，它的入侵加快了腐蚀的进行。为防止类似现象发生，在制造工艺过程中必须严格防止工件与氯、钠、钾等离子的介质接触，酸洗表面氧化皮时需洗净残留的酸液，而且车削加工后要洗净表面的冷却液。按此措施，以后的生产中再未发生过类似情况。　　通过电镜和能谱分析，发现“黑斑”缺陷为加工过程中酸洗液清洗不干净局部产生点腐蚀，后又经冷却液中Na、K阳离子的促进而造成的。
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