圆锥滚子轴承套圈热处理质量控制

高碳铬钢制圆锥滚子轴承套圈如图1、图2所示。由于本身结构特点，存在着厚薄不均问题。如31315外圈，最厚为19.33mm，最薄处4.89mm；31315内圈最厚为18.2mm，最薄处9.1mm；给编制热处理工艺造成很大难度。

在热处理过程中，由于套圈本身结构、热处理工艺、加工设备以及人为因素等导致了套圈组织过热、欠热、裂纹、变形超差、磕碰伤等缺陷。这些缺陷直接造成了产品报废如过热、裂纹、脱碳严重及严重的磕碰伤等。有的缺陷虽然不至于产品报废，但会对寿命产生影响如欠热托氏体超标，对轴承寿命产生影响导致轴承早期破环。有的缺陷造成经济损失（如热处理变形超差，需要整形耗费人力物力）。因此，加强热处理质量控制很有必要。

高碳铬钢制轴承套圈淬火后组织应为隐晶、细小结晶或小针状马氏体。由于圆锥轴承套圈结构的限制，当厚壁端组织符合要求时，薄壁端就可能出现图3所示粗大针状马氏体是明显的过热组织。这种显微组织超过《JB/T1255—2014滚动轴承 高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准规定。这种显微组织会导致轴承的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。其原因淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成，也可能是原材料碳化物带状严重或者退火组织碳化物大小分布不均匀。采取的措施按材料标准选用（如壁厚有效厚度超过15mm时，可选用GCr15SiMn钢），合理选择加热温度、加热时间。严格控制碳化物带状。提高退火质量，如遇停电、设备故障等及时采取有效措施。

高碳铬轴承钢制轴承套圈淬火后组织出现较为明显针状托氏体如图4所示，较大团块状托氏体如图5所示，托氏体或针状托氏体与块状托氏体混合在一起如图6所示，带状托氏体如图7所示，超过《JB/T1255—2014滚动轴承高碳铬轴承钢零件 热处理技术条件》规定，称为欠热组织。

块状托氏体是由于加热不足产生的；针状托氏体是冷却不良引起的。而带状托氏体是轴承钢原材料中带状碳化物引起在贫碳区呈条带状分布的，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响轴承寿命.产生原因淬火温度偏低保温时间不够或冷却不良。 生产中若出现托氏体，则要检查其金相显微组织，分析原因采取相应的措施。如托氏体为块状的，则要适当提高淬火加热温度，延长保温时间；若是针状托氏体，则应加大冷却速度。若加热温度、保温、冷却皆正常又出现托氏体，则要检查原材料问题、控温问题、设备故障等方面，及时找出原因采取措施。

零件在淬火过程中产生的裂纹，多数是在马氏体转变温度范围内冷却时，由于淬火应力在零件表面附近所产生的拉应力超过了该温度下钢的断裂强度而引起的。酸洗后淬火裂纹套圈如图8所示；淬火裂纹与材料裂纹、锻造裂纹主要区别特征是淬火裂纹的两侧没有脱碳现象；淬火裂纹部位的显微组织如图9所示。

一般来说，淬火时在Ms点以下快冷是造成淬火裂纹的主要原因。然而，淬火前原始应力过大、原材料中的缺陷及其引起的应力集中、加热时零件表面的脱碳都可能促使裂纹的形成。

1、常见裂纹

常见轴承零件的淬火裂纹如下：

（1）淬火过热形成的裂纹

淬火加热温度过高、保温时间过长,引起奥氏体晶粒粗大，使淬火后马氏体脆性增加，强度下降而开裂。其裂纹特征是：套圈沿圆周方向的细裂纹，常产生在厚薄交界处。

（2）冷却速度过大产生的裂纹

零件在冷却速度过大的介质中或淬火时落入底部有水的油槽中冷却,由于冷却速度过大，显著增加组织应力而形成裂纹。这种裂纹常在厚薄交界处产生。

（3）由于淬火前原始应力产生的裂纹

零件淬火前，如果没有充分消除冷加工应力或者零件返修前未去除前一次淬火应力，那么这些未消除的应力与淬火叠加而产生裂纹。

（4）应力集中产生的裂纹

套圈打字过深、车削痕迹过深、油沟过深（尖）以及钢球锉削疲迹等都程中因产生应力集中，形成裂纹。

（5）材料缺陷引起的裂纹

钢中的材料缺陷如疏松白点气孔夹杂以及碳化物分布不均匀等均会引起的淬火应力集中，而产生淬火裂纹。

（6）表面脱碳产生的裂纹