Почему подшипниковая сталь нуждается в ковке и предварительной термообработке
Подшипниковая сталь с высоким-углеродом хрома, такая как GCr15, на которую распространяется стандарт GB/T 18254 в Китае и стальная секция шарикоподшипников и роликоподшипников по международному стандарту EN ISO 683-17, является высоколегированной и закаливается до очень высокой твердости. Эта комбинация также делает структуру отливки грубой и химически сегрегированной, при этом карбиды концентрируются в полосах и на границах зерен.
Ковка разрушает структуру отливки и закрывает внутреннюю пористость, а последующая подготовительная термообработка приводит сталь в мягкое, обрабатываемое и структурно однородное состояние перед обтачиванием и окончательной закалкой колец. Пропуск или сокращение этих этапов позже проявляется в виде деформации, растрескивания или короткого срока службы подшипников.
От слитка к заготовке: обрезка и диффузионный отжиг
Маршрут начинается с отливки слитков. Верх слитка, содержащий усадочную трубку и наиболее тяжелые выделения, обрезают, чтобы дефектный материал не попал в изделие. Этот этап обрезки имеет решающее значение для качества подшипника, поскольку включения и пористость, сконцентрированные в отбракованной крышке, не могут быть удалены никаким последующим процессом.
Затем обрезанный слиток подвергается диффузионному отжигу — длительной-выдержке при высоких температурах, которая позволяет легирующим элементам и углероду перераспределяться по сечению. Диффузионный отжиг уменьшает макросегрегацию, унаследованную от литья, и смягчает слиток достаточно для первой операции ковки. Это медленная, энергоемкая-обработка, но она дает гораздо более однородную исходную структуру, чем та же сталь, поставляемая в виде непрерывнолитых блюмов.
Практика ковки и сегрегация карбидов
Ковка осуществляется поэтапно. Слиток сначала осаживают и превращают в многогранник, так что деформация действует в нескольких направлениях, что разрушает дендритную сеть и рассеивает полосчатые карбиды. Затем заготовку куют до необходимого сечения стержня или кольца с контролируемым коэффициентом ковки, чтобы деформация достигала центра сечения.
Контроль температуры имеет решающее значение. Начальная температура ковки не должна быть слишком высокой, так как перегрев приводит к укрупнению аустенитного зерна и может вызвать пригорание по границам зерен; оно также не должно быть настолько низким, чтобы сталь подвергалась хрупкой обработке. После заключительного прохода ковки заготовка охлаждается контролируемым образом с использованием дисперсного воздушного охлаждения или распылительного охлаждения, чтобы карбидные сетки не выделялись вдоль границ предшествующих аустенитных зерен.
Детали подшипников обычно производятся методом ковки, а не простым непрерывным литьем, поскольку кованая заготовка имеет более прочную исходную структуру и более равномерное распределение карбидов, что важно для сопротивления усталостной усталости при контакте качения.
Сфероидизирующий отжиг и сетевой контроль карбида
После ковки и вырубки материал подвергается сфероидизации и отжигу. В результате обработки сталь удерживается ниже нижней критической температуры в течение длительного периода, а затем медленно охлаждается, превращая пластинчатый карбид в небольшие шарики, диспергированные в ферритной матрице. В результате получается мягкая, поддающаяся механической обработке структура с равномерным распределением карбидов и достаточно низкой твердостью для токарной обработки, а также подготовка структуры к тому, что окончательная закалка дает тонкий однородный мартенсит.
Сфероидизирующий отжиг применяется в различных формах к пруткам, пластинам или блокам, проволоке и трубам, а также к прокатанным кольцам, поскольку сечение и предполагаемая операция формования различаются. Если при ковке или охлаждении вдоль границ зерен осталась сетка карбидов, перед сфероидизирующим отжигом используется нормализующая обработка, чтобы разорвать сетку, поскольку неразрывную сетку впоследствии трудно удалить, и она действует как путь трещины.
Точки контроля и качества
Проверьте положение обрезки и сбросьте груз, чтобы полностью снять усадочную трубку.
Запишите цикл диффузионного отжига, поскольку при-вымачивании остается сегрегация, которую не может удалить кузница.
Контролируйте температуру начала и окончания ковки без повторного нагрева, который приводит к укрупнению зерна.
Контролируйте скорость охлаждения после-ковки, чтобы избежать карбидных сеток на границах зерен.
Сфероидизирующий отжиг проверяют по твердости и металлографической оценке формы и распределения карбидов.
Перед отправкой заготовки на обработку оцените твердосплавные полосы, глубину обезуглероживания и внутреннюю целостность.
Часто задаваемые вопросы
Вопрос: Почему верхняя часть слитка обрезана?
Он содержит усадочную трубку и худшую сегрегацию, которую невозможно устранить позже в процессе.
Вопрос: Чего достигает диффузионный отжиг?
Он уменьшает макросегрегацию и смягчает слиток, придавая ему более однородную структуру перед ковкой.
Вопрос: Почему слиток сначала огибается до многогранника?
Обработка стали в нескольких направлениях разрушает дендритную сеть и рассеивает полосчатые карбиды.
Вопрос: Какова цель сфероидного отжига?
Он производит глобулярные карбиды в ферритной матрице, снижая твердость для механической обработки и подготавливая структуру к закалке.
Вопрос: Как удаляются сетевые карбиды?
Перед сфероидизирующим отжигом для разрушения сетки применяется нормализующая обработка.
Вопрос: Маршрут ковки стоит дороже?
Да, последовательность слитка, диффузионного отжига и ковки обходится дороже, чем непрерывная разливка, но она обеспечивает лучшую исходную структуру и более высокую надежность.
