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轴承的表面和表面层质量(一)

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轴承的表面和表面层质量(一)

发布日期:2018-01-10 00:00 来源: 点击:

  1.     滚动轴承的失效模式有表面接触疲劳、磨粒磨损、粘附磨损和腐蚀磨损,它们总是发生在轴承工作表面和表面层,显然工作表面层的质量对轴承的可靠性和使用寿命是至关重要的。 滚动轴承工作表面质量研究包括:表面形貌分析;表面材质和表面变质层分析;表面应力状态分析;表面磨损状态和腐蚀状态分析等等。 由于受到冷、热加工条件和润滑介质等因素的影响,轴承工作表面的微观组织结构、物理、化学、力学性能等往往与其心部有很大的不同。轴承表面的微观结构、物理、化学、力学性能发生了变化的表面层称为表面变质层。若表面变质层是由磨削加工过程引起的就称为磨削表面变质层。滚动轴承工作表面变质层分析是轴承表面质量分析的主要组成部分,当然也是轴承失效分析的重要组成部分之一。 依轴承工作表面磨削变质层的形成机理,影响磨削变质层的主要因素是磨削热和磨削力的作用。

  2. 磨削热 在磨削加工中,砂轮和工件接触区内,消耗大量的能,产生大量的磨削热,造成磨削区的局部瞬时高温。运用线状运动热源传热理论公式推导、计算或应用红外线法和热电偶法实测实验条件下的瞬时温度,可发现在0.1~0.001ms内磨削区的瞬时温度可高达1000~1500℃。这样的瞬时高温,足以使工作表面一定深度的表面层产生高温氧化,非晶态组织、高温回火、二次淬火,甚至烧伤开裂等多种变化。

  3. thumb_20160229163835_407.jpg

  4. (1)表面氧化层 瞬时高温作用下的钢表面与空气中的氧作用,升成极薄(20~30nm)的铁氧化物薄层。值得注意的是氧化层厚度与表面磨削变质层总厚度测试结果是呈对应关系的。这说明其氧化层厚度与磨削工艺直接相关,是磨削质量的重要标志。

  5. (2)非晶态组织层 磨削区的瞬时高温使工件表面达到熔融状态时,熔融的金属分子流又被均匀地涂敷于工作表面,并被基体金属以极快的速度冷却,形成了极薄的一层非晶态组织层。它具有高的硬度和韧性,但它只有10nm左右,很容易在精密磨削加工中被去除。

  6. (3)高温回火层 磨削区的瞬时高温可以使表面一定深度(10~100nm)内被加热到高于工件回火加热的温度。在没有达到奥氏体化温度的情况下,随着被加热温度的提高,其表面逐层将产生与加热温度相对应的再回火或高温回火的组织转变,硬度也随之下降。加热温度愈高,硬度下降也愈厉害。

  7. (4)二层淬火层 当磨削区的瞬时高温将工件表面层加热到奥氏体化温度(Ac1)以上时,则该层奥氏体化的组织在随后的冷却过程中,又被重新淬火成马氏体组织。凡是有二次淬火烧伤的工件,其二次淬火层之下必定是硬度极低的高温回火层。

  8. (5)磨削裂纹 二次淬火烧伤将使工件表面层应力变化。

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