CN113088639A - 一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，在轴承钢管生产过程中依次进行管坯进厂检验、球化退火状态毛管检验和去应力退火状态成品管检验；所述去应力退火状态成品管检验包括硬度检验、显微组织检验、碳化物不均匀性检验和脱碳层检验；其中，硬度检验其布氏硬度在179‑190HBW，显微组织检验按GB/T 18254‑2016附录A中第5级别图评定级别在2‑3级。采用本发明方法对轴承钢管进行品控，使用其冷碾扩生产的轴承表面不出现裂纹，组织均匀性高，从而提高轴承质量和使用寿命。

Description

一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法
技术领域
本发明属于轴承钢管制造技术领域，特别涉及一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法。
背景技术
现行轴承钢管检验标准按照冶金行业标准高碳铬轴承钢无缝钢管YBT4146-2016进行检验，其中部分表述如下：
1、硬度：球化退火状态交货的热轧钢管，布氏硬度应为179-217HBW。
退火状态交货的冷拔(轧)钢管，布氏硬度应为179-220HBW，同一批钢管的布氏硬度值差应不大于15HBW，钢管同一截面的布氏硬度值差应不大于10HBW。
2、显微组织：钢管应进行显微组织检验。球化退火后钢管的显微组织应为细粒状珠光体。显微组织按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别，其合格级别应为2-4级。
3、碳化物不均匀性：钢管应进行碳化物不均匀性检验。钢管球化退火后不允许有严重的碳化物偏析。碳化物偏析按GB/T 18254-2016附录A中第6、8、9评级图评定级别，具体级别应符合如下规定：
a)壁厚不大于15mm的钢管，碳化物网状应不大于2.5级；壁厚大于15mm的钢管，碳化物网状由供需双方协商确定；
b)碳化物带状应不大于2级；
c)碳化物液析应不大于0.5级。
4、非金属夹杂物：钢管应进行非金属夹杂物检验，其合格级别应符合GB/T18254-2016中6.8的规定。
5、脱碳层：热轧钢管内、外表面总脱碳层深度均应不大于0.5mm。
冷拔(轧)钢管内、外表面总脱碳层深度均应不大于0.2mm。
剥皮或磨光交货的钢管，外表面不允许有脱碳层，内表面脱碳层应符合5.9.1的规定。
然而在实际生产和出货过程中按此标准进行检验，达到检验标准的轴承钢管在冷碾扩生产轴承的过程中有时仍会产生非常多的表面裂纹，并且出现组织不均匀的问题，造成轴承精磨时出现尺寸散差，导致制成轴承质量和寿命的不稳定。目前仍未找到出现这一问题的原因和解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，采用该方法对轴承钢管进行品控，使用其冷碾扩生产的轴承表面不出现裂纹，组织均匀性高，提高轴承质量和使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，具体为：在轴承钢管生产过程中依次进行管坯进厂检验、球化退火状态毛管检验和去应力退火状态成品管检验；所述去应力退火状态成品管检验包括硬度检验、显微组织检验、碳化物不均匀性检验和脱碳层检验；其中，硬度检验其布氏硬度在179-190HBW，显微组织检验按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别在2-3级。
更进一步地，所述球化退火状态毛管检验包括硬度检验和显微组织检验，硬度检验其布氏硬度在179-190HBW，显微组织检验按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别在2-3级。
更进一步地，冷碾扩轴承用轴承钢管生产过程在毛管穿孔和球化退火之间增加正火处理，所述检验方法还包括在正火处理后增加正火后毛管的碳化物不均匀性检验。
更进一步地，所述碳化物不均匀性检验按GB/T 18254-2016附录A中第6、8评级图评定级别，碳化物带状在0-0.5级，碳化物网状在0-0.5级。
更进一步地，所述管坯进厂检验包括非金属夹杂物检验、碳化物不均匀性检验和化学成分检验。
本发明的有益效果在于：本发明申请人探索轴承钢管在冷碾扩生产轴承的过程中产生表面裂纹和出现组织不均匀问题的原因和解决方案，发现在现行检验标准的基础上提高检验标准，采用本发明方法对轴承钢管进行品控，使用其冷碾扩生产的轴承表面不出现裂纹，组织均匀性高，从而提高轴承质量和使用寿命,降低废品次品率。
具体实施方式
在影响轴承产品质量的各种因素中，表面裂纹和组织不均匀是轴承失效的重要形式之一，是不可挽救的缺陷，在生产过程中应该竭力避免。然而按照现行的轴承钢管检验标准YBT4146-2016进行检验达到标准的轴承钢管在冷碾扩生产轴承时仍会出现这样的问题。申请人对问题的产生原因进行了探索，认为与检验标准有关。对此申请人在现行标准的基础上进一步对轴承钢管检验品控方法进行了研究，以找到一种新的轴承钢管检验品控方法解决这一问题。
申请人对冷碾扩生产的表面开裂的轴承进行失效分析，脱碳层处金相检验，未发现脱碳，说明这些裂纹不是原材料带来的；轴承钢材料一般硬度越高塑性越差，申请人经过分析认为：
1、冷碾扩的变形量大于材料抗拉强度时，会在变形量最大的内外表面出现局部失效导致裂纹出现；
2、球化组织不良会造成材料塑性下降，导致表面开裂。
基于初步失效的原因分析，进行了以下验证工作：
1、对客户冷碾扩出现失效现象的钢管进行取样分析，金相组织分析退火组织为2级偏细，硬度在HBW195-207之间，符合YBT4146-2016标准；
2、对客户冷碾扩未出现失效现象的钢管进行取样分析，金相组织分析为2级、3级不等，硬度在HBW179-190之间，也符合YBT4146-2016标准；
从以上检测数据对比分析得出：硬度和球化组织是冷碾扩不出现裂纹的关键。对此申请人进行了试验对此进行验证。
轴承钢管的生产步骤一般如下：
(1)管坯经加热穿孔得到毛管；
(2)毛管经球化退火得到退火管，出炉空冷；
(3)退火管经冷拔、冷轧得到成品管；
(4)成品管去应力退火，出炉空冷；
(5)退火后成品管精整(矫直、切头尾等)。
在管坯进厂时进行检验，包括非金属夹杂物检验、碳化物不均匀性检验和化学成分检验。
申请人采用上述生产步骤，设置三种不同的热处理工艺条件作为对比试验生产轴承钢管，检测结果如下。
不同球化退火工艺的毛管球化试验样品的检测结果
Figure BDA0002998507800000041
不同去应力退火工艺的成品管退火试验样品的检测结果对比
Figure BDA0002998507800000042
Figure BDA0002998507800000051
按上述三种热处理工艺，为福建泛科轴承公司生产了
Figure BDA0002998507800000052
的轴承钢管，进行了小批量试验(1000个)，结果如下：
工艺序号 经冷碾扩后磁粉探伤检验合格数 合格率％
一 765 76.5
二 958 95.8
三 1000 100
由此可以看出：工艺序号三去应力退火状态成品管布氏硬度在179-190HBW，显微组织按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别在2-3级，经过冷碾扩生产轴承后未出现表面裂纹，检验合格率100％。其它工艺序号都会出现少量不合格品。因此在轴承钢管检验时可以检测去应力退火状态成品管的硬度和显微组织，控制其布氏硬度在179-190HBW，显微组织按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别控制在2-3级，即可保证轴承钢管的合格率，采用此检验品控方法检验轴承钢管控制其质量，即可实现利用此轴承钢管生产冷碾扩钢管不出现表面裂纹，合格率高，质量好。
另外，申请人发现按正常钢管生产流程生产出来的钢管同样存在组织不均匀的问题，同时会造成轴承精磨时出现尺寸散差，导致了制成轴承寿命的不稳定。
根据金属热处理原理，穿孔后毛管增加一道正火工艺，可以起到改善毛管内在组织的不均匀性的作用，同时消除了穿孔后产生的碳化物网状等有害组织；在毛管球化退火一次保温时可以形成更均匀的碳化物质点分布，得到比未经正火材料更均匀的球化组织，在后续轴承热处理时，可以形成比普通材料更加均匀的淬回火组织，实现轴承寿命的提高和精加工尺寸的稳定，避免给轴承使用单位带来不可预见的提前失效及损失。申请人进行了小批量试验进行研究。结果如下。
穿孔毛管正火前、后的组织对比
Figure BDA0002998507800000061
结果对比：正火后碳化物网状消除，正火后的碳化物分布更均匀；碳化物带状无明显改变；说明达到了工艺设计的要求。
毛管未正火与毛管正火成品钢管检验记录及对比
Figure BDA0002998507800000062
结果对比：同样的球化退火热处理工艺，毛管正火后的球状珠光体组织颗粒大小一致、分布非常均匀，按GB/T34891-2017《滚动轴承、高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准评级，完全符合3级评级图；而未经正火的球状珠光体组织颗粒大小不均，评为2级；说明毛管正火工艺对组织均匀性的改善是有效的。
毛管未正火与毛管正火后生产钢管制成轴承质量检测结果
Figure BDA0002998507800000063
结果对比：轴承质量要素主要有震动、精度和寿命，穿孔毛管经正火热处理新工艺后制成的轴承，明显优于目前国内毛管未正火工艺生产的轴承钢管制成的轴承。
由上可知，轴承钢管生产过程中，在毛管穿孔和球化退火之间增加正火处理，可以改善组织均匀性，从而提高轴承质量和寿命。在检验时可以检验正火后毛管的碳化物不均匀性检验，按GB/T 18254-2016附录A中第6、8评级图评定级别，碳化物带状在0-0.5级，碳化物网状在0-0.5级，可以保证最后生产的轴承无组织不均匀问题，提高轴承质量和寿命。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，其特征在于：在轴承钢管生产过程中依次进行管坯进厂检验、球化退火状态毛管检验和去应力退火状态成品管检验；所述去应力退火状态成品管检验包括硬度检验、显微组织检验、碳化物不均匀性检验和脱碳层检验；其中，硬度检验其布氏硬度在179-190HBW，显微组织检验按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别在2-3级。
2.根据权利要求1所述的冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，其特征在于：所述球化退火状态毛管检验包括硬度检验和显微组织检验，硬度检验其布氏硬度在179-190HBW，显微组织检验按GB/T 18254-2016附录A中第5级别图评定级别在2-3级。
3.根据权利要求1所述的冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，其特征在于：冷碾扩轴承用轴承钢管生产过程在毛管穿孔和球化退火之间增加正火处理，所述检验方法还包括在正火处理后增加正火后毛管的碳化物不均匀性检验。
4.根据权利要求3所述的冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，其特征在于：所述碳化物不均匀性检验按GB/T 18254-2016附录A中第6、8评级图评定级别，碳化物带状在0-0.5级，碳化物网状在0-0.5级。
5.根据权利要求1所述的冷碾扩轴承用轴承钢管检验品控方法，其特征在于：所述管坯进厂检验包括非金属夹杂物检验、碳化物不均匀性检验和化学成分检验。
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