軸承鋼概況及質(zhì)量檢測
時間:2022-07-01 09:30:33
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軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼種。軸承在工作時承受著極大的壓力和摩擦力,因此要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性以及高的彈性極限;另外,對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格。軸承鋼是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。軸承鋼按不同的用途可分為若干種類,但目前比較常用的為高碳鉻軸承鋼GCr15。高碳鉻軸承鋼GCr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼,含碳(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1%左右,含鉻量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為1.5%左右。
軸承鋼的性能要求
眾所周知,在各種運(yùn)輸車輛、機(jī)床、傳動機(jī)械以及其他高速轉(zhuǎn)動的機(jī)械中,軸承是不可缺少的零部件,而軸承鋼就是用來制造各種滾動軸承的專用鋼種。軸承鋼的材料特性主要表現(xiàn)在以下方面:由于軸承鋼的含碳量較高,鋼錠澆鑄及冷卻時容易產(chǎn)生碳和鉻的偏析,所以軸承鋼鋼錠開坯前應(yīng)進(jìn)行高溫保溫或擴(kuò)散退火;軸承鋼的導(dǎo)熱性差,在加熱時要防止炸裂;軸承鋼在加熱過程中容易產(chǎn)生脫碳、過熱和過燒現(xiàn)象;軋后緩慢冷卻時有明顯的網(wǎng)狀碳化物析出;在終軋溫度低于800℃時,易產(chǎn)生帶狀碳化物。
滾動軸承的工作條件極為復(fù)雜,承受著各種高的交變應(yīng)力,如拉力、壓力、剪力和摩擦力等。基于對軸承工作條件和破壞情況的分析,對軸承鋼的性能要求主要有:具有高的接觸疲勞強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度;經(jīng)熱處理后必須具有高而均勻的硬度;具有高的彈性極限,防止在高載荷作用下軸承發(fā)生過量的塑性變形;要有一定的韌性,防止軸承在受沖擊載荷作用時發(fā)生破壞;要有一定的抗腐蝕性能;要有良好的工藝性能,如成型、切削、磨削等性能,以適應(yīng)大批量、高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)的需要;要具有良好的尺寸穩(wěn)定性,防止軸承在長期存放或使用中因尺寸變化而降低精度。
根據(jù)軸承的特殊使用要求,軸承制造行業(yè)對軸承鋼的生產(chǎn)也提出了非常嚴(yán)格的質(zhì)量要求,具體體現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)YB9—68及軸承鋼生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)YJZ84中,這兩個標(biāo)準(zhǔn)是目前軸承鋼生產(chǎn)中的兩個并行標(biāo)準(zhǔn)。
軸承鋼的產(chǎn)品系列
軸承鋼的產(chǎn)品系列主要有熱軋棒材、冷拔材、鍛材、管材、盤條以及鋼絲等幾類,其中用量最大的是熱軋棒材。由于各種機(jī)械在運(yùn)行當(dāng)中是否完全可靠,在很大的程度上要取決于軸承的質(zhì)量和可靠性,因此,軸承和軸承鋼的質(zhì)量越來越引起世界各國的重視。
目前,瑞典和日本的軸承鋼質(zhì)量在世界上處于領(lǐng)先地位。我國軸承鋼的主要生產(chǎn)廠家有大冶特鋼、北滿特鋼、上鋼五廠、長城特鋼、大連鋼廠及本鋼等。太鋼軸承鋼的產(chǎn)量最高時近2萬t,約占全國總產(chǎn)量的1%~2%。
軸承鋼的研發(fā)方向
世界各國都在研究和開發(fā)新型軸承鋼以擴(kuò)大應(yīng)用和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸承鋼。例如:快速滲碳軸承鋼,通過改變化學(xué)成分來提高滲碳速度,其中碳含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))由傳統(tǒng)的0.08%~0.20%提高到0.45%左右,滲碳時間由7h縮短到30min;高頻淬火軸承鋼,用普通中碳鋼或中碳錳、鉻鋼,通過高頻加熱淬火來代替普通軸承鋼,既簡化了生產(chǎn)工序又降低了成本,并提高了使用壽命。
我國開發(fā)了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo,其淬硬性HRC≥60,淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接觸疲勞壽命L10和L50分別比GCr15SiMn提高73%和68%,即,在相同使用條件下,用GCr15SiMo鋼制造的軸承的使用壽命是GCr15SiMo鋼的近兩倍。近年來,我國還開發(fā)了能節(jié)約能源、節(jié)約資源和抗沖擊的GCr4軸承鋼。與GCr15相比,GCr4的沖擊值提高了66%~104%,斷裂韌性提高了67%,接觸疲勞壽命L10提高了12%。與全淬透的GCr15鋼軸承相比,GCr4鋼軸承的壽命明顯提高,可用于重載高速列車軸承。
新型軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度,特別是降低鋼中的氧含量,可以明顯延長軸承的壽命。氧含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))由28×10-6降低到5×10-6,疲勞壽命可以延長1個數(shù)量級。目前,我國可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在10×10-6左右。軸承使用環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。例如:隨著設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高,需要準(zhǔn)高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來達(dá)到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的);腐蝕環(huán)境下使用需要開發(fā)不銹軸承鋼;為了簡化工藝,應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時滲碳軸承鋼;為了滿足航空航天的設(shè)備需要,應(yīng)開發(fā)高溫軸承鋼。
隨著我國現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,軸承的需用量日益增加,對其質(zhì)量和性能的要求也越來越高,提出了高精度、高速、高溫、低摩擦、低溫升、低噪音和耐腐蝕等一系列要求。因此,對軸承鋼的要求也越來越嚴(yán)格,使其向著高質(zhì)量、高性能和多品種的方向發(fā)展。
軸承鋼的質(zhì)量要求
滾動軸承的使用壽命和可靠性很大程度上與軸承用鋼的冶煉質(zhì)量有著密切的關(guān)系。由于軸承鋼所具有的特性,對冶煉質(zhì)量的要求比一般工業(yè)用鋼要嚴(yán)格得多,如鋼的化學(xué)成分、純潔度、組織和均勻性等。滾動軸承要在拉伸、壓縮、彎形、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值之下,高速、長時間地工作。為了保證軸承具有良好的性能和高的壽命,對軸承鋼的質(zhì)量要求如下:
化學(xué)成分是影響軸承鋼性能的最本質(zhì)的因素。鋼的物理、化學(xué)、機(jī)械性能和金相組織都是由化學(xué)成分決定的,改變了化學(xué)成分,就改變了鋼的基本性質(zhì)。因此,軸承鋼的化學(xué)成分必須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的允許范圍。一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼,即含碳量1%左右,加入1.5%左右的鉻,并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性,又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。但當(dāng)鉻含量超過1.65%時,淬火后會增加鋼中殘余奧氏體,降低硬度和尺寸穩(wěn)定性,增加碳化物的不均勻性,降低鋼的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。因此高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1.65%以下。只有嚴(yán)格控制軸承鋼中的化學(xué)成分,才能通過熱處理工序獲得滿足軸承性能的組織和硬度。
特別嚴(yán)格的純潔度要求。鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少,純潔度越高,鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性夾雜物危害最大,由于在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來,嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此,為了提高軸承的使用壽命和可靠性,必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。為了保證軸承鋼有較高的疲勞強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、表面硬度和較長的使用壽命,鋼中的氧化物、硫化物、點狀夾雜等各種非金屬夾雜物要嚴(yán)格地控制在一定的范圍之內(nèi);鋼中的各種碳化物(如碳化物液析、條狀碳化物、帶狀碳化物及網(wǎng)狀碳化物等)的不均勻性要控制在一定的級別之內(nèi)。經(jīng)熱加工后的軸承鋼成品,其表面脫碳層厚度要盡量減小;鋼材的宏觀低倍組織要良好,即一般疏松、中心疏松、偏析的級別要小,不允許出現(xiàn)皮下氣泡、縮孔、夾雜和裂紋。經(jīng)退火后的鋼材,要求具有均勻、細(xì)小的球狀珠光體組織。
嚴(yán)格的低倍組織和顯微(高倍)組織要求。軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和偏析,顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性,并使之組織不均勻,在淬火時容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。碳化物液析硬而脆,它的危害性與脆性夾雜物相同。低、高倍組織的優(yōu)劣對滾動軸承的性能和使用壽命有很大的影響,所以,在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。
根據(jù)不同成型方法對鋼材表面質(zhì)量有不同程度的要求。總的來說,軸承鋼材表面不得有裂紋、折疊、拉裂、結(jié)疤和夾渣。對冷沖用的冷拉鋼材,除不允許上述缺陷外,表面要潔凈,不得有銹蝕、麻凹等缺陷。軸承鋼材表面不得有嚴(yán)重的脫碳現(xiàn)象,根據(jù)軸承零件成型工藝的不同要求,在標(biāo)準(zhǔn)中,對不同品種的鋼材表面脫碳層深度有不同的限制規(guī)定。
滾動軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高,原因是大部分軸承零件都要經(jīng)過壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動生產(chǎn)率,絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過鍛造成型;鋼球要經(jīng)過冷鐓或熱軋成型,小尺寸的滾子也是經(jīng)過冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高,就無法精確地計算下料尺寸和重量,而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量,也容易造成設(shè)備和模具的損壞。在對軸承鋼進(jìn)行精加工時,為了對原材料準(zhǔn)確下料并精確地加工成所要求的零件尺寸,對軸承鋼產(chǎn)品的尺寸精度也有嚴(yán)格的要求,同時還要求成品的外形(形狀精度)要平直。根據(jù)軸承零件成型工藝及軸承鋼的生產(chǎn)工藝,在標(biāo)準(zhǔn)中,對軸承鋼材各種品種、規(guī)格的尺寸公差都進(jìn)行了規(guī)定。鍛造鋼材尺寸公差一般按GB908—72標(biāo)準(zhǔn),熱軋鋼材尺寸公差按GB702—86,冷拉鋼材按GB905—82標(biāo)準(zhǔn),冷拉鋼絲按YB245—64標(biāo)準(zhǔn)。
軸承鋼的軋制工藝
軸承鋼的軋制工藝對軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高,需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況。因為非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對軸承鋼的使用壽命影響很大,往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展造成的。夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān),氧含量越高,夾雜物數(shù)量就越多,壽命就越短。夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻,使用壽命也越短,而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān),現(xiàn)在生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉,還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空工藝,或+多次真空自耗等工藝來提高軸承鋼的質(zhì)量。
根據(jù)軸承鋼的技術(shù)要求和鋼種特征,軸承鋼生產(chǎn)的大致軋制工藝過程如下:
軸承鋼在冶煉后鑄成的鋼錠有熱錠和冷錠之分。熱錠可以利用鋼錠的余熱進(jìn)行紅送,裝入初軋工序的均熱爐內(nèi)進(jìn)行高溫擴(kuò)散加熱,而冷錠則應(yīng)及時退火,并對鋼錠的表面進(jìn)行清理。
由于軸承鋼的導(dǎo)熱性較差,在開坯或成材的軋前加熱時速度不宜過快,鋼坯入爐時的爐尾溫度不宜過高,應(yīng)小于700℃。高碳鋼的加熱溫度區(qū)間比較窄,通常在150℃~1200℃之間。溫度過低時變形抗力較大,而溫度過高則會出現(xiàn)過熱和過燒缺陷。軸承鋼的過燒溫度約為1220℃,一般的加熱溫度以1100℃~1180℃為宜。軸承鋼在加熱過程中的脫碳傾向很大。以GCr15為例,熱加工過程中的脫碳層厚度可達(dá)0.3~0.8mm,對軸承制品的表面硬度和強(qiáng)度有很大的影響。為了減少脫碳層厚度,在加熱過程中要盡量采用較低的加熱溫度和較短的加熱時間,在高溫區(qū)應(yīng)避免長時間的加熱,爐內(nèi)的氣氛要控制在還原性氣氛中。為了減輕鋼材的脫碳現(xiàn)象,鋼廠在熱加工和退火工序進(jìn)行了鋼材表面涂抹防脫碳的保護(hù)涂層試驗,效果較好。
高溫時,高碳軸承鋼具有良好的塑性,可以用較大的壓下量進(jìn)行軋制。軋后冷卻時,濃度較高的碳會沿著奧氏體的晶界析出,形成網(wǎng)狀碳化物。因此,鋼的終軋溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在800~850℃之間,以利于破碎網(wǎng)狀碳化物。溫度高于850℃時,鋼材在冷卻過程中會析出網(wǎng)狀碳化物;溫度低于800℃時碳化物開始析出,富集的碳化物偏析會隨著金屬的變形,延伸成帶狀碳化物。
對于球化退火狀態(tài)交貨的軸承鋼,在軋后和退火前需要降低網(wǎng)狀碳化物的級別,得到晶粒細(xì)小的奧氏體組織。為了達(dá)到這一要求,除了上述控制終軋溫度的方法外,另一個最有效的方法是對軋后的鋼材進(jìn)行控制冷卻,而且它也是破除網(wǎng)狀碳化物和細(xì)化晶粒的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
控制軋制和控制冷卻是近十幾年來發(fā)展起來的新技術(shù),在國內(nèi)外已得到普遍使用。軸承鋼控制冷卻的工藝主要是:軋后的鋼材要穿水快速冷卻至500℃左右,此時鋼材內(nèi)外的表面溫差較大,可依靠鋼材芯部的熱量使鋼材表面逐漸返紅至660℃,然后緩慢冷卻。這時鋼材可以在返紅過程中完成組織轉(zhuǎn)變。快速冷卻的目的是抑制鋼中網(wǎng)狀碳化物的析出,降低網(wǎng)狀碳化物的級別,同時可以使珠光體的轉(zhuǎn)變在較低的溫度下進(jìn)行,得到晶粒細(xì)小的奧氏體組織,為隨后的球化退火提供良好的預(yù)備組織,以提高球化質(zhì)量、縮短球化時間。目前國內(nèi)外軸承鋼的控制冷卻主要采用雙套管冷卻器、環(huán)形噴嘴冷卻器及湍流管冷卻器等。
若用戶需對軸承鋼產(chǎn)品直接進(jìn)行冷加工時,鋼材應(yīng)進(jìn)行球化退火,以使鋼材獲得合適的硬度及細(xì)小的珠光體球化組織,便于加工。由于鋼材在退火過程中還會繼續(xù)發(fā)生氧化和脫碳,因此,軸承鋼的退火多數(shù)是在通有氮氣、氫氣等的保護(hù)氣氛的連續(xù)退火爐內(nèi)進(jìn)行,這樣可以減輕鋼材的氧化和脫碳。據(jù)統(tǒng)計,在通有保護(hù)氣體的爐內(nèi)退火,脫碳層的厚度最多只增加0.1mm左右。
軸承用鋼的常見缺陷
滾動軸承的使用壽命和可靠性很大程度上與軸承用鋼的冶煉質(zhì)量有著密切的關(guān)系。由于軸承鋼所具有的特性,對冶煉質(zhì)量的要求比一般工業(yè)用鋼要嚴(yán)格得多,如鋼的化學(xué)成分、純潔度、組織和均勻性等。鋼錠的皮下氣泡,嚴(yán)重的非金屬夾雜物及鋼材在鍛、軋過程中,加熱溫度過高,鍛、軋后冷卻快,終軋、終鍛溫度過低等原因都有產(chǎn)生裂紋的可能性。
軸承鋼在鍛、軋過程中產(chǎn)生的飛邊、毛刺、皺折和尖銳棱角等,在繼續(xù)軋制時壓入金屬內(nèi)部,則形成折疊。由于鋼錠表面的夾渣、凹坑,在鍛、軋過程中形成較薄、扁平的分層,稱之為結(jié)疤。
因軋機(jī)導(dǎo)板上沾有金屬顆粒,導(dǎo)板安裝不當(dāng)?shù)仍颍馆S承鋼鋼材表面刻劃出溝槽,稱為刮傷或劃痕。爐渣和各種耐火材料,在鋼澆注過程中未浮在鋼錠頭部,而集聚在鋼錠表面,鋼錠修整時,又未清理掉,因此就會在鋼材表面形成夾渣。
軸承鋼鋼材在加熱過程中,表面要發(fā)生氧化作用,爐氣中的氧與鋼材表面的碳進(jìn)行氧化反應(yīng),形成氣體,使鋼材表面的碳量低于規(guī)定數(shù)值稱為脫碳。脫碳對高碳軸承鋼來說是一個嚴(yán)重的缺陷,往往造成軸承零件表面脫碳,淬火后的硬度達(dá)不到技術(shù)要求。
鋼液在澆注后的冷凝過程中,由于體積收縮而在鋼錠的中心部位形成孔洞,稱為縮孔。為了減少縮孔鋼材的危害,在鋼液澆注、結(jié)晶過程中要采用合理的工藝,使體積收縮而形成的孔洞移向鋼錠的頭部,在鋼錠開坯后,將縮孔部分切掉。但是,由于澆注、冷卻工藝不當(dāng),如定尺不合理、鋼錠頭部保溫不足、開坯后錠頭部位切除量少等,常會使縮孔殘留在鋼材內(nèi),而在低倍檢查時,就會顯示出來。
經(jīng)酸洗后的鋼樣橫向截面中心或其附近區(qū)域呈現(xiàn)短小、不連續(xù),一般呈輻射狀態(tài)分布的發(fā)絲狀開裂,或在軸承鋼鋼材的縱向斷口上出現(xiàn)表面光滑,形狀近似圓形或橢圓形的銀白色斑點,稱為白點。白點形成的原因,一是鋼中氫氣的存在,二是鋼材鍛造后在600~300℃沒有緩冷,氫氣未充分?jǐn)U散,產(chǎn)生組織應(yīng)力而開裂。有白點的鋼材或零件,其縱向、橫向機(jī)械性能都有顯著下降,故有白點的鋼材或零件沒有使用價值。
鋼錠或鋼坯在鍛造加熱時,溫度過高,表面層沿晶界處被氧氣侵入而產(chǎn)生氧化物。在晶界處和枝晶軸間的一些低熔點化合物發(fā)生熔化,以致在冷凝后形成裂紋或孔洞,這種現(xiàn)象稱為過燒。鋼材過燒后,再鍛時將引起開裂,即使不開裂,其強(qiáng)度和沖擊韌性都會大大降低,故不能使用。
軸承鋼在液體狀態(tài)溶解氣體的能力比固態(tài)時大,鋼液在冷凝過程中,氣體從鋼液中逸出,如來不及排出,則形成氣孔。此外,鋼錠模烘烤不良,會在鋼模表面存在水分或氣體;鋼錠模內(nèi)表面涂料不良,會形成大量氣體,這些水分或氣體來不及排出鋼液,則形成皮下氣泡。氣泡的存在大大地降低了鋼材的強(qiáng)度。
在鋼液冷凝過程中,由于軸承鋼中碳、鉻、鎢、磷等元素結(jié)晶、擴(kuò)散速度不同而形成的化學(xué)成分不均勻現(xiàn)象稱為偏析。偏析的存在會給以后的變形加工造成困難,例如:硫的偏析易產(chǎn)生熱脆,磷的偏析易產(chǎn)生冷脆。偏析的存在易引起金屬疲勞斷裂。
軸承鋼鋼液在冷凝過程中,由于體積收縮而引起的細(xì)小孔隙稱為疏松。分散分布的細(xì)小孔隙稱為一般疏松。分布在鋼材中心部位的細(xì)小孔隙稱為中心疏松。疏松降低了鋼材的致密度,使機(jī)械性能顯著下降,降低軸承的使用壽命。
軸承鋼在冶煉、澆鑄過程中,由于鋼液內(nèi)各成分之間、鋼液與爐襯之間接觸所引起的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物、脫氧產(chǎn)物,以及爐壁、出鋼槽、鋼水包等耐火材料剝落而進(jìn)入鋼液,這些進(jìn)入鋼液而未排出的非鋼液物質(zhì)稱為非金屬夾雜物。非金屬夾雜物在軸承鋼中的存在,是降低軸承使用壽命的主要原因之一。
軸承鋼的冶金檢驗方法
軸承鋼鋼材表面質(zhì)量通常用肉眼檢查。退火及未退火的熱軋鋼材必要時可用風(fēng)動或電動手提砂輪磨成螺旋槽進(jìn)行檢查;冷拉退火條鋼和鋼管可用細(xì)的平銼刀在整根材料上銼成三到四處圓周光面,用肉眼檢查;鋼絲盤料通常也用肉眼檢查,也可采用酸洗檢查,即在盤料的兩端各取250mm長的鋼絲,按低倍酸洗工藝酸洗后肉眼檢查其表面。
尺寸精度檢驗方法:退火和不退火的熱軋圓鋼,用讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺或卡規(guī)進(jìn)行尺寸精度檢查。冷拉條鋼和鋼絲用分度值為0.01mm的千分尺進(jìn)行檢查。熱軋和冷拉鋼管的外徑尺寸和壁厚差分別用讀數(shù)值為0.1mm的游標(biāo)卡尺和分度值為0.01mm千分尺檢查。冷軋鋼板和鋼帶的厚度用千分尺檢查。鋼材的長度、寬度用鋼直尺檢查。各種鋼材(除盤料外)的彎曲度可用雙直尺或塞尺檢查。
鑒別鋼種一般用手提看譜鏡和火花鑒別法進(jìn)行檢查。手提看譜鏡是一種半定量的光譜儀器,能夠半定量地檢查出鋼中的主要合金元素,如鉻、錳、鎳、鉬、鎢、釩等。光譜檢查可以查明被檢鋼材的鋼號及有無混鋼情況。火花檢查是根據(jù)火花特征判斷被檢鋼材的鋼號。
對于冷拉退火條鋼和熱軋退火鋼材要進(jìn)行布氏硬度檢查。布氏硬度試驗方法按GB231—84標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。直徑30mm以下的冷拉及熱軋退火鋼材應(yīng)進(jìn)行斷口檢查。在鋼材一端切出缺口后用錘擊斷或用壓力機(jī)截取斷口試樣,然后用肉眼檢查斷面上是否有縮孔、白點、裂紋,過燒等缺陷。
直徑大于30mm的退火鋼材和不退火鋼材一般都檢查低倍組織。即在鋼材的一端用鋸床(退火材)和砂輪切割機(jī)(不退火材)切取厚度為12~15mm的圓片試樣,試樣被檢的一面用磨床磨平。經(jīng)熱酸洗后用肉眼檢查是否有偏析、疏松程度、縮孔、白點、裂紋、過燒等缺陷。熱酸洗用50%的工業(yè)鹽酸水溶液,加熱到70±5℃,酸洗時間為30~40min,試樣取出后用堿水沖洗,然后用80℃熱清水沖洗凈。
化學(xué)成分一般按爐號取樣分析。鋼號的各種元素成分分析方法按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。化學(xué)分析方法比較慢,不適用于生產(chǎn)現(xiàn)場;由于光譜科學(xué)的發(fā)展,目前,在生產(chǎn)廠一般采用光譜分析方法來分析檢驗鋼材的化學(xué)成分。
高倍組織用金相顯微鏡進(jìn)行檢查。檢驗的項目有:退火組織(放大500倍)、脫碳層深度(放大100倍)在鋼材的橫向截面上檢查;碳化物液析、帶狀碳化物、非金屬夾雜物(放大100倍)在鋼材的縱向截面上檢查。為了減少試樣數(shù)量,網(wǎng)狀碳化物的檢驗可與帶狀碳化物、碳化物液析用同一試樣在縱向截面上檢查,有疑問時,再以橫向截面檢驗結(jié)果為準(zhǔn)。
檢查取樣后,首先要按規(guī)定進(jìn)行機(jī)械加工。非金屬夾雜物、帶狀碳化物、碳化物液析、網(wǎng)狀碳化物試樣要進(jìn)行淬、回火處理。高碳鉻軸承鋼回火工藝為:淬火溫度820~840℃;回火溫度:150℃,回火時間1~2h。試樣的被檢面要磨制、拋光。檢查退火組織和脫碳層溫度的被檢面,要用2%硝酸酒精液浸蝕后檢查。非金屬夾雜物被檢面拋光,不浸蝕檢查。帶狀碳化物、碳化物液析、網(wǎng)狀碳化物被檢面要用4%硝酸酒精溶液浸蝕后檢查。
鋼絲和鋼板要進(jìn)行拉力檢驗。鋼絲拉力檢驗:在鋼絲的一端截取長250mm的試樣,在拉力試驗機(jī)上進(jìn)行拉力試驗。鋼板拉力檢驗:根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定截取和制備鋼板試樣,在拉力機(jī)上進(jìn)行拉力試驗。拉力試驗方法按GB228—76標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行。軸承鋼鋼材的檢查以批或爐次作為檢驗單位。每批鋼材必須由同一鋼種,同一冶煉爐號,同一熱處理爐次,同一尺寸的鋼材組成。軸承鋼材的檢查數(shù)量根據(jù)鋼材的訂貨技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),供貨狀態(tài)而定。