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評價進廠原材料檢驗的新方法

2020-04-18
張玲,李昭昆,楊爭,彭志戰
(洛陽LYC軸承有限公司、航空精密軸承國家重點實驗室)
  摘 要:為了評價不同廠家高碳鉻軸承鋼棒料其原材料碳化物的均勻性,建議采用多臺階非對稱塔形試樣進行熒光檢測,同時加工長條狀試樣對其微觀觀察、磁粉檢測、流線顯示對比。
  關鍵詞:高碳鉻軸承鋼;無損檢測;微觀組織;金屬流線;碳化物均勻性
  高碳鉻軸承鋼進廠原材料入廠檢驗時,除了對其原材料的規格、表面質量、鋼材牌號進行檢查確認后,常規檢查的項目還有化學成分、低倍組織、非金屬夾雜、硬度、顯微組織,檢查合格后方可入庫。為了滿足高端用戶對產品的需求,在原材料的檢驗方法方面進行了一些技術性的探討。該方法可以應用于對比不同廠家產品的微觀及宏觀特征,以便根據用戶的要求,更好的選擇不同廠家的產品滿足高端用戶的需求。此新方法,一方面對原材料的取樣形狀、取樣的位置及觀察的部位進行了改變,另一方面采用了多種分析檢驗手段的綜合應用,從而實現了原材料從心部到邊緣的組織觀察,對所用材料的現有狀態進行了全方面微觀檢測。
  1.試樣狀態及常規檢驗
  材料鋼號:GCr18Mo或其他牌號的高碳鉻軸承鋼,狀態:圓棒料,規格:直徑90~120mm;首先按JB18254標準,進行常規取樣及常規檢查,合格后進行如下項目的檢查。
  2.新試樣及分析方法
 ?。?)多臺階塔形試樣
  選擇某個子爐號進行分析:首先鋸成料斷,制成多臺階塔形試樣,試樣標準形狀見圖1;按照有關企業標準對其進行熒光探傷,判定其原材料沿軋制方向帶狀碳化物的分布情況及密集程度。對多臺階非對稱塔形試樣,采用熒光探傷的方法。

 ?。?)長條試樣鋸成厚度為15mm的料斷,沿圓盤樣中心位置貫穿截取,制成長條狀試樣:寬度×厚度:15mm×15mm,取樣位置及長條狀試樣見圖2。試樣加工過程:鋸切料斷、鋸切圓盤樣、鋸切長條狀試樣、熱處理淬火(840℃,30min)、從試樣中心線切割、磨制金相試樣、觀察從其表面到心部的顯微組織變化。

 ?。?)試樣分析檢驗方法
  對多臺階非對稱塔形試樣,按照企業標準,采用熒光探傷的方法檢驗原材料表面和近表面碳化物條帶其缺陷的狀態;對小長條試樣采用磁粉探傷的試驗方法,觀察其磁痕的分部情況;金相法觀察長條試樣各截面的組織變化情況;采用熱酸洗檢測流線的形貌特征。
  3.新的檢驗方法
 ?。?)探傷情況(原材料碳化物帶及組織差異對聚磁的影響)
  采用便攜式磁軛法,分別對原材料試樣軋制方的縱截面和橫截面進行充磁,然后澆注磁懸液,觀察磁痕的分部形貌,縱截面沿材料軋制方向有多條磁痕,橫截面沒有聚磁現象。
 ?。?)原材料帶狀組織分析(心部到邊緣帶狀區域的分布)
  其一,橫截面(徑向平面)組織形貌。對橫截面(徑向平面)的表層及心部組織進行了低倍和高倍的觀察,其組織形貌見圖3。圖3a和圖3b反映了100倍橫截面表層組織與心部組織形貌對比,其中圖3a代表表層組織形貌,圖3b代表心部組織形貌;100倍觀察橫截面表面及心部組織均無黑白區帶,無碳化物帶;只在心部組織可見較為明顯均勻的黑白區間。圖3c和圖3d反映了500倍橫截面組織表層與心部形貌對比組織形貌,其中圖3c代表表層組織形貌,圖3d代表心部組織形貌;500倍觀察表面組織及心部組織,K均勻細小分布,沒有太大差異。

  其二,低倍下縱截面(軸向截面)組織形貌。對縱截面組織表層與心部組織進行了低倍和高倍的觀察,其組織形貌見圖4。圖4a和圖4b反映了100倍縱截面邊緣組織與心部組織形貌對比,其中圖4a代表邊緣組織,圖4b代表心部組織;100倍觀察縱截面邊緣無黑白帶,無碳化物帶,100倍觀察心部有可見的碳化物帶,沿軋制方向的黑白區帶。
  圖4c和圖4d反映了的500倍縱截面組織表層與心部形貌對比組織形貌,其中圖4c代表邊緣組織,圖4d代表心部組織。500倍觀察表面組織,無黑白帶,無碳物帶,K均勻細小分布;500倍觀察心部組織,黑白區K均勻細小分布,成分差異導致耐蝕性不同所致,且有一定的帶狀分布趨勢。

  其三,縱截面(軸向截面)帶狀組織分布。對某鋼廠的某一子爐號長條形試樣的組織從邊緣逐步到心部進行了觀察,其分布規律見附表。通過觀察原材料心部和邊緣的金相組織,可以看到,棒料的邊緣往往無帶分布,而在棒料心部分布著帶狀碳化物。附表反映了帶狀碳化物在棒料的分布位置和分布區間的大小。

縱截面(軸向截面)帶狀組織分布表

  4.原材料試樣流線分析
  對原材料試樣在溫度為65℃、濃度為50%的鹽酸水溶液中,將縱斷面及橫截面樣件完全浸沒,煮至50min后,中和清洗后,觀察試樣縱斷面及橫截面的流線分布。
 ?。?)縱截面流線
  采用奧林巴斯GX51金相顯微鏡圖像分析系統及體式顯微鏡調整到6.7倍,觀察電渣鋼的縱斷面的流線分布:靠近棒料表面流線稀疏,而中心位置及過渡區流線分布,沿材料軋制方向分布,呈現多條河流狀形貌;而表面流線不明顯。因此,在原材料的邊緣和心部表現流線的粗細和稀疏有所不同,表面流線的粗細及稀疏程度低于心部程度。
 ?。?)橫截面流線
  肉眼外觀觀察,沒有發現任何橫截面流線。
  5.結語
  為了對所用軸承材料進行更為深刻的評價,出了常規的檢查方法以外,可以通過以下方法的應用,獲得較為滿意的評價。
 ?。?)多臺階塔形試樣采用的熒光磁粉探傷。
 ?。?)對于穿過中心的長條狀試樣,采用從邊緣到心部觀察其金相組織變化。
 ?。?)對于穿過中心的長條狀試樣,采用磁軛裝置觀察磁痕的變化。
 ?。?)對于穿過中心的長條狀試樣,觀察金屬流線的狀態。

來源: 《金屬加工(熱加工)》2016年17期