[發明專利]一種碳氮共滲后的高碳鉻長壽命軸承零件的檢測方法

有效

• 申請號: 201510365787.6
• 申請日: 2015-06-29
• 公開（公告）號: CN105043909B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 任強林;張克炎;邵青山;鄭建明;湯致彪;王之強
• 申請（專利權）人: 三環集團有限公司
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N21/84;G01N23/20
• 代理公司: 武漢荊楚聯合知識產權代理有限公司42215
• 代理人: 王健,高琴

技術領域

本發明涉及一種高碳鉻軸承鋼（GCr15）零件的檢測方法，具體為一種碳氮共滲后的高碳鉻長壽命軸承零件的檢測方法。

背景技術

使用于汽車手動變速箱、工業減速機、摩托車曲軸、汽車交流發電機等用途的滾動軸承，由于潤滑油或潤滑脂的污染比較嚴重，工作條件非常惡劣，滾動軸承往往會由于軸承零件發生表面起源型的疲勞剝落而發生早期失效。例如，在汽車手動變速箱中，齒輪的嚙合產生很多金屬碎屑和金屬粉末，這些金屬碎屑和金屬粉末俗稱磨粒，混在潤滑油中，隨潤滑油進入軸承內部，在軸承運轉過程中，磨粒卡入鋼球和滾道的接觸區，在鋼球和滾道表面引起大量壓痕，使軸承零件發生表面起源型的疲勞剝落,使軸承早期失效。如果對高碳鉻軸承鋼零件進行碳氮共滲處理，使零件的表層組織中存在一定的殘余奧氏體含量，同時在碳氮原子的固溶強化作用下，不降低零件表層的硬度和接觸疲勞強度，這樣就能夠降低壓痕的危害性，從而延長污染潤滑工況下軸承的使用壽命。因此，若能保證軸承零件的碳氮共滲處理質量，則能延長既定設計軸承的長壽命。然而，評價軸承零件碳氮共滲的質量和效果需要對軸承進行疲勞壽命試驗。軸承的疲勞壽命是基于足夠的試驗數據并通過概率統計的方法得到的，耗時長、成本高，并且不能滿足生產線上快速生產和檢測的需求，進而難以高效率指導軸承零件的碳氮共滲熱處理工藝。

中國專利：申請公布號為CN104328373A，申請公布日為2015年2月4日的發明專利公開了一種高碳鉻軸承鋼碳氮共滲有效硬化層深度檢測方法，該方法先將碳氮共滲處理后的高碳鉻軸承鋼零件在300～400℃下回火至少1小時，然后空冷至室溫，經過切割、鑲嵌、磨制和拋光處理后檢測維氏硬度。該方法采用300～400℃的回火處理，但在上述溫度范圍對軸承零件進行回火處理后，從零件表面到心部的硬度梯度變化仍然不明顯；另外該方法定義有效硬化層深度為從表面測至硬度值平穩處的垂直距離，但硬化層與心部之間沒有明顯的分界線，難以精確找到表面至心部硬度平穩處的距離，具有較大誤差。另一方面，有效硬化層一般根據零件的服役條件來設計，其有效深度需符合零件的性能要求。參照中國機械行業標準JB/T 7363-2011的定義，該發明提供的方法實際測得的是總硬化層深度，并不是有效硬化層深度。

發明內容

本發明的目的是克服傳統軸承疲勞壽命試驗耗時較長以及現有檢測方法不能準確反應有效硬化層深度的問題，提供一種既能有效縮短檢測時間，又能夠準確檢測實施碳氮共滲后的長壽命軸承零件的檢測方法。

為實現以上目的，本發明提供了以下技術方案：

一種碳氮共滲后的高碳鉻長壽命軸承零件的檢測方法，該檢測方法包括有效硬化層深度檢測、滲層碳氮濃度檢測、硬度檢測、殘余奧氏體含量檢測以及滲層金相組織檢測；

所述有效硬化層深度檢測是指：先于500±10℃下對所述零件回火處理1小時，然后檢測零件表面至其心部維氏硬度為500HV處的垂直距離為0.3～0.5mm，該距離即為有效硬化層深度；

所述滲層碳氮濃度檢測是指：于距零件表面0.15mm深處測得碳氮濃度為：C 1.2%～1.6%、N≥0.1%、C+N 1.5%～2.0%；

所述硬度檢測包括表層硬度檢測和心部硬度檢測；

所述表層硬度檢測是指：于距零件表面0.1mm深處測量維氏硬度為713～923HV；

所述心部硬度檢測是指：于距零件表面2mm深處測量維氏硬度為664～795HV；

所述殘余奧氏體含量檢測包括表層殘余奧氏體含量檢測和心部殘余奧氏體含量檢測；

所述表層殘余奧氏體含量檢測是指：于距零件表面0.05mm深處進行X射線衍射分析，測得殘余奧氏體含量為17%～40%；

所述心部殘余奧氏體含量檢測是指：于距零件表面2mm深處進行X射線衍射分析，測得殘余奧氏體含量為5%～12%；

所述滲層金相組織檢測是指：采用金相顯微鏡檢測滲層具有隱針或細針含氮馬氏體、殘余奧氏體、碳氮化合物，無顯微組織缺陷，其中，碳氮化物呈顆粒狀分布，無塊狀、角狀、網狀結構，且碳氮化物的顆粒尺寸不大于8μm。

所述有效硬化層深度檢測依次包括以下步驟：

① 于500±10℃下對所述零件回火處理1小時后空冷至室溫；

② 檢測垂直于所述零件表面的截面上的維氏硬度梯度，并以維氏硬度值為縱坐標，以至表面的距離為橫坐標，繪制硬度分布曲線；

③ 采用圖解法求得硬度分布曲線上零件表面至其心部維氏硬度為500HV處的垂直距離為0.3～0.5mm。