Термическая обработка стальных шариков для подшипников
2025-03-21
С точки зрения анализа процесса термообработки, из-за закалки с использованием кузнечного нагрева стальные шарики подшипников FAG не проходили сфероидизирующий отжиг, что привело к крупному зерну и наличию полосчатой структуры; в то же время содержание углерода в мартенсите закалки очень высокое, а температура воды при закалке после ковки была слишком высокой, что увеличило закалочные напряжения в стальных шариках.
Анализ показывает, что при использовании водяной закалки стальных шаров диаметром 120 мм распределение температуры крайне неравномерно, что создает высокие структурные напряжения: поверхность находится в состоянии сжимающих напряжений, а внутренняя часть — в состоянии растягивающих напряжений. Внутренние растягивающие напряжения являются основной причиной разрушения изделия.
Кроме того, закалка стальных шаров в воде обладает высокой охлаждающей способностью, а внутренняя пластинчатая структура заготовки является грубой. Наличие твердых структур вблизи сердцевины приводит к низкой вязкости центральной части, что создает риск образования трещин. Отсутствие своевременного отпуска после закалки в процессе производства привело к тому, что высокие закалочные напряжения не были устранены или сняты, что вызвало растрескивание и повреждение стальных шаров. Анализ показывает, что закалочные трещины в подшипниковых стальных шарах тесно связаны с процессами ковки и термообработки. Ненадлежащий контроль времени или температуры нагрева при ковке приводит к перегреву или пережогу стальных шаров, что вызывает укрупнение зерна и снижение вязкости заготовки. С другой стороны, деформация при ковке в центральной части шара диаметром 120 мм невелика, а скорость охлаждения ниже, поэтому зерна рекристаллизации в этой зоне получаются крупными, из-за чего разрушение стального шара обычно начинается в центральной части.
На основании вышеизложенного анализа предлагаются следующие меры по совершенствованию технологии предотвращения растрескивания высокоуглеродистых мартенситных стальных шаров:
(1) Ковка. Увеличить степень уковки, строго контролировать технологию ковки, чтобы предотвратить огрубление структуры сердцевины после ковки.
(2) Снижение температуры закалочной воды на входе и повышение температуры на выходе для стальных шариков подшипников позволяет значительно уменьшить и смягчить закалочные напряжения в заготовках.
(3) Перед закалкой добавить сфероидизирующий отжиг для измельчения структуры, чтобы после закалки заготовка имела мелкоигольчатый (мелкопластинчатый) мартенсит, предотвращая образование грубой структуры.
(4) Своевременный отпуск после закалки для снятия закалочных напряжений, стабилизации структуры и дальнейшего устранения скрытых рисков возникновения трещин в заготовке.
После внедрения вышеуказанных технологических улучшений явление растрескивания стальных шариков подшипников FAG при закалке было устранено, качество заготовок после термообработки отличное, производство работает стабильно.
