CN105807025B - 一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法包括以下步骤：a:利用相关分析仪器确定钢种是否属于高碳铬轴承钢；b:利用洛氏硬度计检验套圈硬度；c:金相组织初步观察：当金相组织出现为M组织≥4级时，或者可能为B组织时，需要确定是否属于马氏体或者贝氏体：c1：X射线应力分析仪准备试样c2：射线应力分析仪，准确测量轴承零件残余奥氏体含量及半高宽数值。c2.1：采用X射线应力检测技术，测试试样的残余奥氏体量；c2.2：测试半高宽参数d:利用洛氏硬度计的检测结果进一步确认零件的组织类型。本方法可实现对其轴承零件热处理组织类型进行判定，并对轴承热处理零件产品的质量监控及快速、准确得评价。
Description
技术领域
本申请涉及到高碳铬轴承钢轴承零件热处理金相组织类型鉴别判定的技术领域,特别涉及一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法，其主要是一种区分高碳铬轴承钢马氏体组织及下贝氏体金相组织的快速鉴别方法。
背景技术
众所周知，高碳铬轴承钢是制造轴承零件的常用材料之一，其组织类型分两大类：以贝氏体为主的金相组织或者是以马氏体为主的金相组织。不同的组织类型使用在不同的工况，其热处理金相组织的好坏影响着其产品的寿命，因此，轴承行业对其金相组织有着一定的评价规则。其评级高低是按照《JB1255-2014 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》在显微镜下500倍或1000倍下观察进行评定的。但这种金相比对评价方法，受一定条件的限制。当采用光学显微镜进行组织类型判定和级别评价时，只有在明确知道其实际热处理工艺之后，才能做出准确的组织类型判定和级别评价。而实际生产过程中，轴承制造厂家存在一些外委热处理加工的产品，由于在整个热处理加工过程中无法跟踪监控，则将影响对轴承零件的热处理金相组织类型的区分和级别的判定。另外在研究国外成品轴承零件解剖分析时，也面临着同样的问题：高碳铬轴承钢热处理后的轴承零件仅通过显微镜观察判定，无法分辨确定该组织是以马氏体为主还是以贝氏体为主的金相组织，尤其是当高碳铬轴承钢热处理后的组织出现针状组织形态时。采用金相显微镜下观察组织，出现针状组织时有可能判定为马氏体≥4级或贝氏体组织时，因此，仅仅采用金相分析法判定其组织状态往往具有一定的局限性，且容易判断失误。为了实现对轴承热处理零件产品的质量监控及快速、准确得给予评价，应寻找一种切合实际的新方法进行组织类型判定。
通过对国内外高碳铬轴承钢轴承零件的常规项目检测分析，发现当金相组织以不同的状态出现时，其残余奥氏体含量、半高宽数据、表面硬度数值均具有一定的规律性。利用此规律，发现一套鉴别以马氏体为主的金相组织还是以贝氏体为主的金相组织的鉴别判定方法，并能根据其数值的规律性进一步确定热处理工艺类型。
发明目的
本发明的目的是提供一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法。当轴承零件热处理工艺不可知的前提下，无法准确判定高碳铬轴承钢轴承零件热处理质量金相组织类型的问题时，提供了一种综合检测判定法，从而实现对其轴承零件热处理组织类型进行判定，并对轴承热处理零件产品的质量监控及快速、准确得给予评价。
为了实现所述实用新型目的，本发明采用如下技术方案：
本发明所述的一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法包括以下步骤：
a:利用相关分析仪器确定钢种是否属于高碳铬轴承钢。
b:利用洛氏硬度计检验套圈硬度。对热处理后未加工的黑皮套圈，应初磨其零件的端面；成品零件端面可以直接测试；滚动体应检查滚动面硬度，放置在V型胎膜，当滚子带角度时，应选择带有与滚子角度一致的胎膜。
c:金相组织初步观察：在内外套圈端面上线切割制备宽度为10mm，高度为15mm的金相小试样，沿纵截面磨制试样；对于滚动体直接磨制滚动面；在常规金相浸蚀条件下观察深腐蚀处的金相组织，与高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件标准中的图片比对；当金相组织出现为M组织≥4级时，或者可能为B组织时，需要通过以下分析方法进一步确定是否属于马氏体或者贝氏体：
c1：X射线应力分析仪准备试样：对于直径超过200mm的黑皮套圈，应沿高度方向切割成宽度为20mm-40mm块状试样，应在砂轮上磨去表面氧化皮，磨制试样时应边磨边冷却，从而避免温度过高，导致组织的改变影响其检测准确性；对小于200mm的黑皮套圈，直接打砂轮后，直接测试。对于成品轴承零件不需要制样，直接测试即可。
c2：采用Xstress3000X射线应力分析仪，调整仪器的相关参数，保证测量的可靠性和测量精度，准确测量轴承零件残余奥氏体含量及半高宽数值。
c2.1：采用X射线应力检测技术，测试试样的残余奥氏体量；当残余奥氏体（%）＜3%，可初步判定其为下贝氏体；残余奥氏体（%）为6％~30%，可初步判定其为马氏体。
c2.2：采用X射线应力检测技术，测试半高宽参数。X射线半高宽的大小与金相组织的类型也有一定的关系，当半高宽为5.157~5.459时，可进一步确定其组织类型为下贝氏体，当半高宽为5.300-5.900时，可进一步确定其组织类型为马氏体。
d:利用洛氏硬度计的检测结果，当硬度为58-62HRC时，进一步确认零件的组织类型为下贝氏体，当硬度为60-64HRC时，进一步确认零件的组织类型为马氏体。
本发明具有以下有益效果：
本方法是结合观察金相组织，通过对残余奥氏体含量、半高宽、表面硬度进行检测，并依据这些技术指标，来实现对其组织类型的准确判断，进而判定其各种类型的级别。同时涉及到热处理工艺的定性问题，属于淬火加低温回火组织工艺还是全贝氏体等温淬火的工艺问题。
具体实施方式
本发明所述的一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法包括以下步骤：
1、利用相关分析仪器确定钢种否属于高碳铬轴承钢。
2、利用洛氏硬度计检验套圈硬度，对进行过热处理后未加工的黑皮套圈，应初磨其零件的端面，成品零件端面可以直接测试。滚动体应检查滚动面硬度，放置在V型胎膜，当滚子带角度时，应选择带有与滚子角度一致的胎膜。
3、金相组织初步观察：在内外套圈端面上线切割制备宽度为10mm，高度为15mm的金相小试样，沿纵截面磨制试样；对于滚动体直接磨制滚动面。在常规金相浸蚀条件下(试样抛光+4%硝酸酒精浸蚀, 500倍或1000倍放大倍数)，观察深腐蚀处的金相组织，与标准《JB1255 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》中的图片比对。当金相组织出现为M组织≥4级时，或者可能为B组织时，需要通过以下分析方法进一步确定是否属于马氏体或者贝氏体。
3.1X射线应力分析仪准备试样：对于直径超过200mm的黑皮套圈，应沿高度方向切割成宽度为20mm-40mm块状试样，应在砂轮上磨去表面氧化皮，磨制试样时应边磨边冷却，从而避免温度过高，导致组织的改变影响其检测准确性；对小于200mm的黑皮套圈，直接打砂轮后，直接测试。对于成品套圈（滚动体）不需要制样，直接测试即可。
3. 2采用Xstress3000X射线应力分析仪，调整仪器的相关参数，保证测量的可靠性和测量精度，准确测量轴承零件残余奥氏体含量及半高宽数值。
3.2.1采用X射线应力检测技术，测试试样的残余奥氏体量；根据对比残余奥氏体量的多少，根据表1初步判定其类型。
3.2.2采用X射线应力检测技术，测试半高宽。X射线半高宽值的大小与金相组织的类型也有一定的关系。根据半高宽的测试结果，可以进一步确定其组织类型。
4、利用洛氏硬度计的检测结果，进一步确认零件的组织类型。
本方法是结合观察金相组织，通过对残余奥氏体含量、半高宽数据、表面硬度进行检测，并依据这些技术指标见表1，来实现对其组织类型的准确判断，进而判定其各种类型的级别。同时涉及到热处理工艺的定性问题，属于淬火加低温回火组织工艺还是全贝氏体等温淬火的工艺问题。
表1 金相组织类型综合判定依据
利用本发明所述的分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法所检测的两个实例：
实例一：热后套圈，要求贝氏体淬火工艺，通过分析其组织类型，判定工艺执行情况。
实例二：某厂成品滚动体，热处理工艺不确定，要求分析其组织类型。
采用过去的单一金相法，准确率较低；采用本发明所述的分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法，检测结果及判定结论见表2。
表2 金相组织类型综合判定实例
| 实例 | 硬度（HRC） | 残余奥氏体 | 半高宽 | 组织类型 | 工艺类型 |
| 实例一 | 60.0,60.0，60.0 | ＜3%，＜3%，＜3% | 5.271,5.320,5.357 | 下贝氏体B1级 | 贝氏体等温淬火 |
| 实例二： | 61.3,61.4,61.1 | 16.3，21.4，19.9 | 5.453，5.441，5.337 | 马氏体M4级 | 马氏体淬火加低温回火 |
Claims (2)
1.一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：
a:利用相关分析仪器确定钢种是否属于高碳铬轴承钢；
b:利用洛氏硬度计检验轴承零件的硬度；
c:金相组织初步观察：在内外套圈端面上线切割制备宽度为10mm，高度为15mm的金相小试样，沿纵截面磨制试样；对于滚动体直接磨制滚动面；在常规金相浸蚀条件下观察深腐蚀处的金相组织，与高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件标准中的图片比对；当金相组织出现为M组织≥4级时，或者可能为B组织时，需要通过以下分析方法进一步确定是否属于马氏体或者贝氏体：
c1：X射线应力分析仪准备试样：对于直径超过200mm的黑皮套圈，应沿高度方向切割成宽度为20mm-40mm块状试样，应在砂轮上磨去表面氧化皮，磨制试样时应边磨边冷却，从而避免温度过高，导致组织的改变影响其检测准确性；对小于200mm的黑皮套圈，直接打砂轮后，直接测试；对于成品轴承零件不需要制样，直接测试即可；
c2：采用Xstress3000X射线应力分析仪，调整仪器的相关参数，保证测量的可靠性和测量精度，准确测量轴承零件残余奥氏体含量及半高宽数值；
c2.1：采用X射线应力检测技术，测试试样的残余奥氏体量；当残余奥氏体（%）＜3%，可初步判定其为下贝氏体；残余奥氏体（%）为6％~30%，可初步判定其为马氏体；
c2.2：采用X射线应力检测技术，测试半高宽参数；X射线半高宽值的大小与金相组织的类型也有一定的关系，当半高宽为5.157~5.459时，可进一步确定其组织类型为下贝氏体，当半高宽为5.300-5.900时，可进一步确定其组织类型为马氏体；
d:利用洛氏硬度计的检测结果，当硬度为58-62HRC时，进一步确认零件的组织类型为下贝氏体，当硬度为60-64HRC时，进一步确认零件的组织类型为马氏体。
2.根据权利要求1所述的一种分辨高碳铬轴承钢金相组织类型的方法，其特征是：利用洛氏硬度计检验轴承零件硬度时，对进行过热处理后未加工的黑皮套圈，应初磨其零件的端面，成品零件端面可以直接测试；滚动体应检查滚动面硬度，放置在V型胎膜，当滚子带角度时，应选择带有与滚子角度一致的胎膜。
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