轴承热处理及金相分析

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,-,热处理问题探讨,瓦轴质量保证部,轴承热处理及金相分析,一、认识钢铁：按照含碳量不同区分,轴承,FCDP130184670/HCYAD/W283,滚子材料：,G20Gr2Ni4,含碳量（,0.17-0.23%,）；,表面含碳量：,0.80%,。,GCr15,GCr15SiMn,含碳量（,0.95-1.05%,）,铁碳平衡相图,1,、又叫铁碳相图或铁碳状态图；以铁、碳为组元的二元合金在不同温度下所呈现的相和这些相之间的平衡关系；,2,、以温度为纵坐标，铁中碳含量为横坐标；,3,、在接近平衡条件或亚稳条件下（或极缓慢的冷却条件下）。,共析钢奥氏体等温转变曲线图,1,、,GCr15,钢为过共析钢；,2,、不同组织硬度不一样,；,3,、过冷,奥氏体等温转变曲线形如英文字母“,C,”，故又称,C,曲线，亦称,TTT,图，如右图所示。,4,、,等温冷却,C,曲线分析,(,共析碳钢,),5,、最,上水平虚线为钢的临界点,A1,。,6,、水平线,Ms,和,Mf,为马氏体转变开始温度和终了温度。,7,、中间,有两条,C,曲线，分别是过冷奥氏体转变开始和终了线。,8,、,Ms,和,Mf,之间是马氏体转变区。,9,、,C,曲线区域是奥氏体向珠光体或贝氏体转变区。,影响,C,曲线的,因素,碳含量的,影响,：,1,、,与,共析钢相比较，亚共析钢和过共析钢的,C,曲线都多出一条先共析相析曲线，如下图所示。因此，在发生珠光体转变以前，亚共析钢会先析出铁素体，过共析钢会先析出,渗碳体。,2,、轴承钢在零下有存在马氏体转变？,金相组织名词解释,：,奥氏体,1,、碳溶解在,铁中形成的一种间隙固溶体，呈面心立方结构，无磁性。,奥氏体是一般钢在高温下的组织，其存在有一定的温度和成分范围,。有些淬火钢能使部分奥氏体保留到室温，这种奥氏体称,残留奥氏体,。,2,、古代铁匠打铁时烧红的铁块即处于奥氏体状态。,铁素体,(ferrite,，缩写：,FN,，用,F,表示,),即,碳在-,Fe,中的间隙固溶体，具有体心立方晶格。,1,、铁素体,还是珠光体组织的基体。,2,、由于,-Fe,是体心立方晶格结构，它的晶格间隙很小，因而溶碳能力极差，在,727,时溶碳量最大，可达,0.0218%,随着温度的下降溶碳量逐渐减小，在,600,时溶碳量约为,0.0057%,，在室温时溶碳量约为,0.0008%,。因此其性能几乎和纯铁相同。,珠光体,1,、珠光体,是奥氏体,发生共析转变所形成的铁素体与渗碳体的机械,混合物，得名,自其珍珠般（,pearl-like,）的光泽,2,、按,珠光体中渗碳体的形态，可把珠光体分成片状珠光体和粒状珠光体两类,。,3,、片状,珠光体由片层相间的铁素体和渗碳体片组成，若干大致平行的铁素体和渗碳体片组成一个珠光体领域或珠光体,团,4,、片状,珠光体经球化退火后，其组织变为在铁素体基体上分布着颗粒状渗碳体的组织，叫做粒状珠光体,。,珠光体、,索氏体,、,屈氏体,珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。,a1650,形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大,400,倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称,珠光体,。,在,650600,形成的珠光体用金相显微镜放大,500,倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大,1000,倍才能分辨的片层，称为,索氏体,。,在,600550,形成的珠光体用金相显微镜放大,500,倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大,10000,倍才能分辨的片层称为,屈氏体,。也叫托氏体,魏氏组织,在亚共析钢或过共析钢中，奥氏体晶粒较粗大，由高温以较快的速度冷却时，先共析的铁素体或渗碳体从奥氏体晶界上沿着奥氏体的一定界面向晶内生长，呈针状析出。,在光学显微镜下可以观察到，从奥氏体晶界上生长出来的铁素体或渗碳体近似平行，呈羽毛状或三角形，其间存在着珠光体的组织。这种组织称为魏氏组织。,实际生产中遇到的魏氏组织多为铁素体魏氏,组织。,魏氏组织常伴随奥氏体晶粒粗大而形成，钢的力学性能，尤其是塑性和冲击韧性显著降低，脆性转折温度升高。,容易出现在过热钢中，奥氏体晶粒越粗大，越容易出现该组织。,快冷易出现，慢冷不易出现。,一般可通过细化晶粒的正火、退火以及锻造等方法加以消除。程度严重的可采用二次正火加以消除。,马氏体（一）,马氏体属于低温转变。钢的马氏体组织是碳在,-Fe,中过饱和固溶体。其硬度和强度很高。,马氏体转变过程中的铁的晶格改组是通过切边方式来完成的，是典型的非扩散型相变。,马氏体的组织形态多种多样，但最常见的有两种：板条马氏体和片状马氏体。,马氏体（二）,马氏体由奥氏体急速冷却（淬火）形成。,马氏体在,Fe-C,相图中没有出现，因为它不是一种平衡组织。平衡组织的形成需要很慢的冷却速度和足够时间的扩散，而马氏体是在非常快的冷却速度下形成的。由于化学反应（向平衡态转变）温度高时会加快，马氏体在加热情况下很容易分解。,贝氏体,贝氏体转变是介于马氏体和珠光体之间的转变，又称为中温转变。,转变产物是碳过饱和的,Fe,和碳化物组成的机械混合物。,根据形成温度的不同，分上贝氏体和下贝氏体。下贝氏体具有优良的综合力学性能，工业应用广泛。,GCr15,淬火、回火后组织和性能的关系,1,、软点是由于淬火不完全，即加热不足，保温时间不充分，或冷却不良等原因造成；,2,、表面软点是指在轴承零件表面上存在有较薄层的屈氏体组织或小块区域的局部脱碳层；,淬火,裂纹与材料裂纹、锻造裂纹的主要区别是淬火裂纹两侧没有脱碳现象；,3,、淬火温度过高或冷却速度太快容易导致淬火裂纹，内应力的存在是造成淬火裂纹的主要原因。,附加回火意义,1,、附加回火工序一般在产品磨削加工中进行；,2,、附加回火温度：,120-150,，比淬火后回火温度低,10-30,；,3,、贝氏体淬火轴承内圈加热温度可超过,120,安装原因？,4,、附加回火能,改变：消除应力，加强组织稳定性，保证较高的加工精度。,碳化物网状,高碳铬轴承钢碳化物带状偏析,1,、发现：,GCr15,钢经,850,油冷淬火后，用,4%,硝酸乙醇溶液深浸蚀，其组织出现碳化物带状偏析（如图）：黑色基体为回火马氏体，白色带状为聚集分布的颗粒状碳化物所构成的带状偏析。图,4,级，不合格。,2,、产生原因：凝固时支晶偏析严重，在轧制后使偏析处的带状长而宽，并贯穿整个视场。,3,、危害：这种带状分布使钢材在球化退火、淬火、回火后获得不均匀的显微组织，从而使钢的力学性能，尤其是疲劳性能显著下降。,4,、控制：由于铬元素的扩散极慢，碳化物带状偏析不能用退火完成，只能用较大压缩比的热压力（锻造）完成,锻造空冷组织,如图，,GCr15,钢锻造后的空冷组织（,用,4%,硝酸乙醇溶液深,浸蚀），,图,a,组织的基体为极细片状珠光体（锻造空冷时冷却速度较大）。,图,b,由于停锻温度高，冷却又稍缓慢，通过球化退火还会有部分网状碳化物存在,锻造后退火缺陷组织,1,、组织：基体组织为片状珠光体极少量球粒状珠光体，延晶界有呈网状分布的二次碳化物，基体中片状珠光体有粗有细。,2,、产生原因：锻件停锻温度高、缓慢冷却，球化退火时加热温度偏高，网状碳化物威能消除。,危害：易产生脆性断裂、钢件淬火后已产生较大变形和开裂。,淬火组织,1,、图,a,：,GCr15,钢,840,加热油冷淬火正常组织。组织为隐针和针状马氏体（分布均匀），晶粒均匀细小。,2,、图,b:,淬火温度过高或温度上限保温时间过长，使碳化物溶解过多，组织中明显出现针状马氏体，残留奥氏体量增多,.,3,、图,c,：淬火温度过低或加热保温时间不足，铬的碳化物不易溶解到奥氏体中，是奥氏体中碳及合金元素含量低，而且成分不均匀，未溶碳化物大量存在，降低了过冷奥氏体稳定性，淬火组织为块状托氏体，工件硬度低,。,淬火,+,回火组织,1,、图,a,：,GCr15,钢,840,加热油冷,淬火,+150,回火正常,组织。组织,为回火隐,针和针状,马氏体、碳化物及残留奥氏体（分布,均匀），晶粒均匀细小。,2,、图,b:,淬火温度,过高，淬火过热后的回火组织，,组织为,回火针状,马氏体、碳化物及残留,奥氏体，碳化物大部分溶解，晶粒粗大，残留奥氏体量显著增加，钢的硬度大为降低。,淬火脱碳组织,GCr15,钢由于工作表面碳含量低或工作表面局部沾有油污（如锈斑等），淬火时产生,托氏体组织,，造成淬火软点。软点处硬度及耐磨性均较低。,热处理变形及回火矫正,