軸承套圈表面“黑斑”成因分析

2009-09-30

翁韶華，范海東，呂海東
(江陰興澄特鋼公司江陰,214429)

　　摘要：對軸承套圈表面“黑斑”進行了電鏡和能譜分析，發現該缺陷為加工過程中酸洗液清洗不千凈，局部產生點腐蝕，后又經冷卻液中Na.K陽離子的促進而造成，并提出了預防“黑斑”措施。
　　關鍵詞：軸承套圈，表面“黑斑”，點蝕，顯徽分析
　　引　言
　　軸承套圈材料為GCr15，經以下加工工藝制成軸承套圈：首先圓鋼穿成荒管，酸洗后球化退火，然后再通過車削加工進行導角和溝槽，再經過淬火和回火處理后，Z后通過精加工制成成品。成品在進行疲勞試驗時，發現個別套圈噪音超標，經觀察套圈表面有“黑斑”，為分析其形成原因，作了以下試驗分析。
　　1 試驗材料及方法
　　原料為興澄特鋼生產的GCr15軸承鋼。
　　工藝路線：100t EBT電爐冶煉-LF精煉-VD真空處理-CCM300方坯溫送(或進緩冷坑)-連軋-鋸切定尺-精整-檢驗入庫。
　　在產生“黑斑”處截取試樣，用JSM-5600LV掃描電鏡和NORAN能譜儀進行觀察及相應物相分析。
　　2 試驗結果
　　試樣經無水酒精清洗后用掃描電鏡觀察發現“黑斑”為大大小小的腐蝕坑及腐蝕麻點，平行條紋為磨加工的切削條紋，如圖1所示。
　　腐蝕坑經放大后觀察其中有腐蝕產物，用能譜分析檢測到較高含量的氧、硫、氯、鈉、鉀等元素，無夾雜物，可判定并不是鋼材本身的間題，可能是加工過程中引起的。因為酸洗液中有氯，而磨削時使用的冷卻液里有鈉，鉀等元素，如圖2所示。

　　將腐蝕麻點處高倍放大，有一層腐蝕產物硯蓋著，其形貌為龜裂狀的泥狀花樣。白色小穎粒為鋼中碳化物，這是由于碳化物不易被腐蝕而殘留在表面，如圖3所示。

　　3 討論和分析
　　有文獻介紹 “黑斑”缺陷產生為聚集的夾雜物造成，經掃描電鏡觀察及能譜分析可知，軸承表面的“黑斑”主要是由于氯及鈉、鉀離子引起的點腐蝕，未發現聚集的夾雜物。氯離子是荒管在酸洗時由酸洗液帶入的，當金屬表面的部分氧化膜由于某種原因(可能是擦傷或碰傷)遭到破壞，則致使殘留酸液中的Cl-入侵，與表面的金屬反應成為陽極，而其余為陰極，形成微電池。
　　致使金屬表面被腐蝕成很多的腐蝕坑，而含Cr的碳化物不易被腐蝕則保存下來(如圖3)。蝕坑周圍由陰極反應產生的堿促進了鈍化，因而抑制了腐蝕.鈉、鉀離子是軸承管在車削加工時由冷卻液帶入的，它的入侵加快了腐蝕的進行。為防止類似現象發生，在制造工藝過程中必須嚴格防止工件與氯、鈉、鉀等離子的介質接觸，酸洗表面氧化皮時需洗凈殘留的酸液，而且車削加工后要洗凈表面的冷卻液。按此措施，以后的生產中再未發生過類似情況。
　　4 結論
　　通過電鏡和能譜分析，發現“黑斑”缺陷為加工過程中酸洗液清洗不干凈局部產生點腐蝕，后又經冷卻液中Na、K陽離子的促進而造成的。