高碳鉻軸承鋼進(jìn)廠原材料入廠檢驗(yàn)時(shí)，除了對其原材料的規(guī)格、表面質(zhì)量、鋼材牌號進(jìn)行檢查確認(rèn)后，常規(guī)檢查的項(xiàng)目還有化學(xué)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(chǎn)品的需求，在原材料的檢驗(yàn)方法方面進(jìn)行了一些技術(shù)性的探討。該方法可以應(yīng)用于對比不同廠家產(chǎn)品的微觀及宏觀特征，以便根據(jù)用戶的要求，更好的選擇不同廠家的產(chǎn)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(jìn)行了改變，另一方面采用了多種分析檢驗(yàn)手段的綜合應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)了原材料從心部到邊緣的組織觀察，對所用材料的現(xiàn)有狀態(tài)進(jìn)行了全方面微觀檢測。

 

1.試樣狀態(tài)及常規(guī)檢驗(yàn)

材料鋼號：GCr18Mo或其他牌號的高碳鉻軸承鋼，狀態(tài)：圓棒料，規(guī)格：直徑90～120mm；首先按JB18254標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行常規(guī)取樣及常規(guī)檢查，合格后進(jìn)行如下項(xiàng)目的檢查。

 

2.新試樣及分析方法

（1）多臺階塔形試樣

選擇某個(gè)子爐號進(jìn)行分析：首先鋸成料斷，制成多臺階塔形試樣，試樣標(biāo)準(zhǔn)形狀見圖1；按照有關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)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。

 

 

（2）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。

 

（3）試樣分析檢驗(yàn)方法

對多臺階非對稱塔形試樣，按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用熒光探傷的方法檢驗(yàn)原材料表面和近表面碳化物條帶其缺陷的狀態(tài)；對小長條試樣采用磁粉探傷的試驗(yàn)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(yàn)方法

（1）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(jìn)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(xiàn)象。

 

（2）原材料帶狀組織分析（心部到邊緣帶狀區(qū)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(jìn)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(qū)帶，無碳化物帶；只在心部組織可見較為明顯均勻的黑白區(qū)間。圖3 c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(xì)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(jìn)行了低倍和高倍的觀察，其組織形貌見圖4。圖4 a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(qū)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(xì)小分布；500倍觀察心部組織，黑白區(qū)K均勻細(xì)小分布，成分差異導(dǎo)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(jìn)行了觀察，其分布規(guī)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(qū)間的大小。

縱截面（軸向截面）帶狀組織分布表

縱截面（軸向截面）帶狀組織分布				碳化物級別
表面	心部	1/4區(qū)	出現(xiàn)位置分布
100倍觀察無黑白帶，無碳化物帶	100倍觀察無碳化物帶，有軋制方向的黑白區(qū)帶	100倍觀察無碳化物帶，無黑白區(qū)帶	黑白帶心部8mm范圍有黑白帶	合格
500倍觀察組織, 無黑白帶，無碳物帶，K均勻細(xì)小分布	500倍觀察組織，黑白區(qū)K均勻細(xì)小分布；成分差異導(dǎo)致耐蝕性不同所致
橫截面（徑向截面）組織分布				合格
100倍觀察無黑白區(qū)帶，無碳化物帶	100倍觀察無碳化物帶，無黑白區(qū)帶，只存在均勻的黑白區(qū)間	100倍觀察無碳化物帶，無黑白區(qū)帶	100倍觀察無碳化物帶，無黑白區(qū)帶，黑白區(qū)間心部8mm位置
500倍觀察組織, 無黑白帶，無碳物帶，K均勻細(xì)小分布	500倍觀察組織，黑白區(qū)K均勻細(xì)小分布;成分差異導(dǎo)致耐蝕性不同所致

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。

 

（1）縱截面流線

采用奧林巴斯GX51金相顯微鏡圖像分析系統(tǒng)及體式顯微鏡調(diào)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(qū)流線分布，沿材料軋制方向分布，呈現(xiàn)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(xiàn)流線的粗細(xì)和稀疏有所不同，表面流線的粗細(xì)及稀疏程度低于心部程度。

 

（2）橫截面流線

肉眼外觀觀察，沒有發(fā)現(xiàn)任何橫截面流線。

 

5.結(jié)語

為了對所用軸承材料進(jìn)行更為深刻的評價(jià)，出了常規(guī)的檢查方法以外，可以通過以下方法的應(yīng)用，獲得較為滿意的評價(jià)。

（1）多臺階塔形試樣采用的熒光磁粉探傷。

（2）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。

（3）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。

（4）對于穿過中心的長條狀試樣，觀察金屬流線的狀態(tài)。