X光管用聯軸軸承滾道處麻點成因研究范文
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摘要：某X光管用聯軸軸承在裝配檢驗過程中發現滾道處存在麻點，采用宏觀分析、化學成分分析、硬度測試、金相檢驗等方法對麻點產生的原因進行了分析。結果表明：該軸承的原材料在鑄造過程中冷卻速度較慢產生了尺寸過大的大塊角狀碳化物，在滾道磨削和超精研磨過程中大塊角狀碳化物剝落，從而在軸承滾道處產生麻點。
關鍵詞：聯軸軸承；麻點；原材料；碳化物
某公司生產的X光管用聯軸軸承，用于計算機斷層掃描（CT）醫療機中連接金屬靶面。CT機圖像是否清晰取決于軸承旋轉得是否穩定可靠，聯軸軸承的精度對于提高整機精度具有非常重要的意義。為了保證聯軸軸承的精度質量，須對聯軸軸承進行表觀檢查，在檢查過程中，發現表觀質量不合格的廢品率高達45％左右，其主要特征為超精研磨后軸承滾道處表面有白色麻點。聯軸軸承材料為GCr15鋼，該材料的冶煉通過真空脫氧，電磁攪拌，氧化物含量較少，在能承受較大的接觸壓應力的同時還能承受較大的高變拉應力，連軸軸承的生產流程為：車削→淬火→回火→噴砂→粗磨→精磨→鍍膜→成品。筆者通過一系列理化檢驗和分析對聯軸軸承滾道處麻點產生的原因進行了分析，以期提高該聯軸軸承的合格率。
1理化檢驗
1．1宏觀分析
圖1為X光管用聯軸軸承的整體宏觀形貌，不合格的軸承在兩個滾道處均發現了麻點，麻點宏觀形貌如圖2所示。軸承的滾道是軸承的工作面，在軸承的運行過程中會與滾子產生滾動摩擦，其表面質量的好壞直接影響軸承的精度和使用壽命。由圖2可知，該軸承在滾道處存在許多白色亮點，且亮點呈直線分布。
1．2化學成分分析
依據GB／T4336－2016《碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測定火花放電原子發射光譜法（常規法）》，采用ARL4460型直讀光譜儀對聯軸軸承進行化學分析，結果見表1。可見其化學成分均符合GB／T9943－2008《高速工具鋼》對W18Cr4V鋼的技術要求。
1．3硬度測試
依據JB／T7361－2007《滾動軸承零件硬度試驗方法》對該軸承進行硬度測試，測試結果為812，808，809HV30。依據GB／T1172－1999《黑色金屬硬度及強度換算值》將維氏硬度轉換為洛氏硬度，對應值分別為為64．6，64．5，64．5HRC，可見其硬度均符合JB／T11087－2007《滾動軸承鎢系高溫軸承鋼零件熱處理技術條件》的技術要求。
1．4金相檢驗
圖3a）為軸承心部的顯微組織形貌，依據JB／T11087－2007可知其過熱度≤1級，回火度≤1級。由此可見該批軸承零件的熱處理組織正常。圖3b）為滾道邊緣處的低倍顯微組織形貌，可見在滾道邊緣處存在聚集的條帶狀共晶碳化物，帶寬為32μm，依據GB／T14979－1994《鋼的共晶碳化物布均勻度評定法》評定其級別為3級，符合GB／T9943－2008的技術要求。圖3c）為滾道邊緣處的高倍顯微組織形貌，可見滾道邊緣處存在大塊角狀碳化物，碳化物尺寸為28～32μm，依據GB／T9943－2008碳化物評級圖評級為集中系列＞4級，屬于不合格組織。
2分析與討論由
以上理化檢驗結果可知，該X光管用聯軸軸承材料的硬度、顯微組織過熱度、回火度等都滿足相關技術要求，由此可以排除熱處理造成該軸承滾道麻點缺陷的可能。雖然原材料的化學成分、共晶碳化物不均勻性均滿足相關技術要求。但是邊緣存在較大的大塊角狀碳化物，且金相顯微鏡下麻點的宏、微觀形態呈直線分布。共晶碳化物嚴重不均勻，會降低高速鋼的熱塑性，熱處理過程中易造成過熱開裂；大塊碳化物附近碳含量較高，容易造成熱處理過熱，因此要對原材料的共晶碳化物不均勻性進行嚴格控制。由于GB／T9943－2008中對高速鋼原材料的共晶碳化物不均勻性做出了明確的規定，而未對大塊角狀碳化物做強制要求，所以在原材料入廠驗收時容易忽略對大塊角狀碳化物的檢查，造成X光管用聯軸軸承在表觀檢查中的廢品率高達45％。雖然該批次高速鋼聯軸軸承存在的大塊角狀碳化物未造成熱處理后的組織過熱，但是在宏觀上已經出現了麻點，這對于要求旋轉穩定可靠的X光管用聯軸軸承是不允許的。
3結論
及建議該軸承的原材料在鑄造過程中冷卻速度較慢產生了尺寸過大的大塊角狀碳化物，在滾道磨削和超精研磨過程中大塊角狀碳化物剝落，從而在軸承滾道處產生麻點。建議在采購X光管用聯軸軸承的高速鋼原材料時，與鋼廠簽訂技術協議并對大塊角狀碳化物尺寸提出要求。鋼廠可以考慮采用快速凝固電渣重熔、噴射成型和粉末冶金等新的冶煉技術來冶煉原材料，只有控制好原材料的質量才能提高軸承滾道處的表觀質量。
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作者：陳鵬飛 單位：上海天安軸承有限公司