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RKS.061.25.1754型号外齿外径1901mm型号转盘轴承状态说明:
RKS.061.25.1754型号轴承采用GCr15钢轴承圈加工而成,经过热加工锻造后球化退火处理,终热处理为淬回火处理,以便提高外齿转盘轴承强度和表面耐磨性。外圆及内孔经过磨削加工,然后在63KN的超精磨岩机上磨加工成图纸的尺寸精度来使用。正常加工的转盘轴承产品,磨加工后应该为较为外观平整,倒角规整。图示上部为的轴承圈样品,如果把轴承套圈压开断口为平直的边缘。压开处为凹凸不平的断口。说明轴承材质没有处理到位,左下角轴承圈内壁表层为开裂的起始部位,裂纹源明显可见多源台阶,并呈脆性放射状向右上角扩展至外表层处断裂。外表层处有倾斜的细瓷状终断区剪切唇(见图1)。
距轴承圈高度中心,垂直于断面线切割截取样块。镶嵌件的上部为轴承厂家的压断件,右侧为压开的断口,断口较为平整,该样块编号为1#样件。镶嵌件下部为公司自行处理的压断件,右侧同样为压开的断口,呈圆弧状凹凸不平的断口,样块的内壁表层可见明显的白亮层,该样块编号为2#样件(见图
3.转盘轴承成品检测
(1)1#样件检测 压开的断口处表面为平直的穿晶特征形貌,表层未见氧化脱碳现象,次表层为隐针状马氏体+颗粒状碳化物+少量残留奥氏体(见图3)。心部组织同样为隐针状马氏体、颗粒状碳化物及少量残留奥氏体,黑白区分布相当明显,这是轴承钢较低温度加热淬火的特征组织,应该属于正常的轴承钢淬回火组织(见图4)。
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断面的局部区域为沿圆弧坑开裂的细晶状断口,断续分布的圆弧坑属于非金属夹杂物的脱落坑。在颗粒状夹杂物较多的部位,由于夹杂物与基体组织的结合力较弱,裂纹沿夹杂物边缘扩展。次表层及心部组织仍然为隐针状马氏体+颗粒状碳化物+少量残留奥氏体,心部存在少量的带状碳化物(见图5~图 6)。
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(2)2#样件检测 轴承圈内壁表层处白亮层较为严重,白亮层为近似等轴状分布的铁素体组织,属于高温高氧化气氛形成的全脱碳层,经测量全脱碳层深度达0.15mm,该组织的强度非常低(见图7)。白亮层以下色泽较深的为贫碳层,贫碳层深度为0.10mm,组织为隐针状马氏体及少量残留奥氏体。由于贫碳层的碳势较低,白色颗粒状碳化物析出较少(见图8)。
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轴承圈内壁左侧为开裂起始部位,表面脱碳层较为明显,裂纹的开口处将全脱碳层劈开,断口的起始部位有晶粒脱落的脆性开裂现象(见图9)。断口扩展呈沿晶开裂的特征形貌,有些区域晶粒已经大量脱落,断口二次裂纹的沿晶开裂特征更为明显(见图10)。
断口附近存在大量的晶间熔洞,这是低熔点非金属夹杂物熔融的特征组织。同时伴有晶粒脱落的孔洞以及氧化物浸润的沿晶二次裂纹。表明热加工锻造过程中,加热温度较高,晶界弱化,晶间结合力显著降低,在锻造应力作用下局部已经形成锻造热裂纹(见图11)。试样的心部同样存在较明显的晶间熔洞组织,颗粒状碳化物分布也不太均匀(见图12)。
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4.结论与分析
夹杂元素硫以化合物的形态存在于钢铁材料的基体中,它首先与锰结合形成1600℃高熔点硫化锰,剩下的硫与铁结合形成1200℃左右低熔点硫化铁以及980℃共晶硫化铁,硫化铁以及共晶硫化铁才是形成晶间溶洞的低熔点夹杂物。硫化物夹杂虽然没有氧化铝夹杂的危害性大,但较多量的硫化物也对基体组织造成损伤,降低材料强度,增加材料脆性,极易形成锻造热裂纹。带状碳化物的存在,同样降低材料强度和韧性,严重的带状碳化物更加能够割断基体的连续性。
1#样件的轴承断口较为平整,以穿晶断裂特征为主,局部呈现沿颗粒状夹杂物开裂的圆弧坑,这是低熔点硫化物夹杂分布不均匀造成的。2#样件锻造加热温度过高,晶界宽化,晶间弱化,甚至形成低熔点夹杂物熔融的晶间熔洞,材料强度显著降低,在锻造应力作用下,局部区域产生沿晶开裂的微裂纹。也正是由于锻造的高温加热,使裂纹内充满高温氧化物。锻件既存热锻开裂的沿晶微裂纹,以及内壁表层较严重的脱碳层,进一步降低材料的抗拉强度,使工件在压断过程中形成多台阶的应力集中裂纹源,然后形成放射状扩展的脆性断裂特征。
Main dimensions |
Fixing holes |
Gear teeth |
Tooth force |
|
|
Basic load rating |
curves |
Designation |
||||||||||||
De |
Dm |
Di |
Fe |
He |
Ne |
Fi |
hi |
Ni |
D |
m |
z |
Norm Tooth |
Max tooth fouce |
Mass |
Fig N° |
Axial dyn.C |
Axial Stat.Co |
Race ways(r) |
Bolt(b) |
|
mm |
kN |
kN |
Kg |
|
kN |
kN |
|
|
|
1901 |
1754 |
1646 |
1818 |
22 |
60 |
1690 |
22 |
60 |
1870 |
10 |
187 |
49 |
88 |
225 |
B |
424 |
2847 |
13r |
13b |
RKS.061.25.1754 |
2073.4 |
1904 |
1796 |
1968 |
22 |
64 |
1840 |
22 |
64 |
2030 |
14 |
145 |
69 |
124 |
270 |
B |
571 |
4048 |
14r |
14b |
RKS.061.25.1904 |
当轴承材料两端存在温度差时,热量自动地从热端传向冷端的现象称为热传导。外齿转盘轴承是热能传递的一种形式,物质的热传递能力可用热导率来表征。
轴承中传导热量的载体是电子、晶格振动波和电磁辐射,传导的总热量是各载体传导的叠加。金属中有大量自由电子且质量轻,能够迅速实现热量传递,因而主要靠自由电子传热;非金属浸提,如一般离子晶体晶格中,自由电子很少,晶格振动是主要的导热机构。
热导率是(thermal conductivity)指在单位温度梯度下,单位时间内通过单位转盘轴承横截面的热量,反映轴承材料的导热能力。通常将热导率低于0.22 W·m-1·K-1的轴承材料称为隔热材料。
傅里叶导热定律:对于各向同性的物质,当x轴方向存在温度梯度dT/dx,且各点温度不随时间变化(稳定传热)时,在△t时间内沿x轴方向穿过横截面积A的热量Q,则:
Q = -λ·(dT/dx)·A·△t
负号—热流逆着温度梯度方向;λ—热导率或导热系数,W·m-1·K-1;
3.2 热导率的影响因素
对轴承的热导率的主要影响因素有原子结构、温度、晶粒尺寸、合金成分及气孔率。