GCr15鋼是鉻軸承鋼中Z具有代表性的，使用量占軸承鋼的絕大部分。滾動軸承一般由內(nèi)圈套、外圈套、滾動體(滾珠、滾柱、滾錐或滾針)和保持器等部分組成軸承鋼主要用來制造軸承的內(nèi)外圈套及滾動體。其工件淬回火金相檢驗的依據(jù)是JB/T1255-2001《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件》(以下簡稱為：標(biāo)準(zhǔn))。

　　實踐中如何在標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下分析、檢驗樣品的質(zhì)量，在幫助企業(yè)進行檢驗小型軸承淬回火工件的工作中我們積累了一些經(jīng)驗。同時，結(jié)合理論知識的收集、整理，又對GCr15鋼軸承零件的馬氏體淬回火金相檢驗項目進行了一些總結(jié)、分析，在此與同行進行交流。

　　1.淬回火馬氏體級別的鑒定

　　GCr15屬于過共析鋼，預(yù)先熱處理是球化退火。GCrl5正常的淬火溫度為：830～860℃，奧氏體中溶解有WC=0.5%～0.6%，以及WCr=0.8%(尚有7%～9%的未溶碳化物)。為了獲得高硬度以及較好的強度、沖擊韌度和使用壽命，通常采用160士5℃的低溫回火。

　　正常淬火后的金相組織應(yīng)為隱晶馬氏體，在其上分布著未溶解的碳化物，它能保證綜合力學(xué)性能的要求。其光學(xué)顯微組織通常由黑、白相問的兩種馬氏體區(qū)域所組成，在黑色馬氏休區(qū)域中存在較多的碳化物顆粒，白色區(qū)域中比較少。

　　標(biāo)準(zhǔn)中對GCr15淬回火馬氏體級別設(shè)定有5個級別，分別有圖片參照，但是，并沒有文字說明如何準(zhǔn)確判別樣品的級別，即不同級別判定的具體操作方式及簡單的理論說明。同時，標(biāo)準(zhǔn)中的圖片印刷質(zhì)量不佳，分辨不清顯微組織的準(zhǔn)確形貌。配合洛陽軸承研究所提供的《高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)評級圖雖然可以清晰辨認顯微組織，但也是沒有具體的文字說明。

　　通過理論分析及查閱相關(guān)資料可知，判定GCrl5鋼淬回火馬氏級別是否合格的鑒定形式，實際仁可以認為是分析顯微組織中黑、白馬氏體區(qū)域在整體組織中所占的體積比例及辨別淬扣!火馬氏體形貌的問題。

　　具體檢驗時，首先應(yīng)當(dāng)利用光學(xué)顯微鏡在500倍的條件下檢查制備好的金相樣品的顯微組織中是否出現(xiàn)明顯的粗針狀馬氏體及明顯殘余奧氏體。這樣做的原因是由于對于絕大多數(shù)軸承零件講，淬、回火馬氏體的Z高合格級別是5級，即，馬氏體基體中的任何區(qū)域中不允許出現(xiàn)粗針狀馬氏體，應(yīng)當(dāng)保證基體的黑、自區(qū)域均是屬于隱晶馬氏體的范疇。

　　如果沒有粗針狀馬氏體，隨后需再根據(jù)實際技術(shù)要求，其體判定淬回火馬氏體中黑白區(qū)域的比例，以確定淬回火馬氏體的級別。

　　根據(jù)其他資料可知，在淬回火馬氏體級別為3級時，黑、白區(qū)域的比例是均等的；5級時，白亮區(qū)域的馬氏體的視場份額在70%左右。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，只有5級的照片。在實際工作中，經(jīng)常會遇到白色馬氏體區(qū)域所占i的視場比例在80%～90%的情況，此時，應(yīng)當(dāng)如何歸類。

　　根據(jù)其他資料可知，當(dāng)淬回火馬氏體的級別為6級時，在白亮的馬氏體區(qū)域中，出現(xiàn)了明顯的零星分布的局部粗針狀馬氏體及殘余奧氏體的島狀區(qū)域，這實際上是一個實踐中非常明確的判定標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)此，我們可以在實踐中根據(jù)粗針狀馬氏體出現(xiàn)與否的條件，判定組織是歸于5級，還是屬缺陷次品。這樣，在判定合格與否時，是否能觀察到明顯的局部粗釗狀馬氏體及殘余奧氏體是關(guān)鍵，需要說明的是，只要有一個小區(qū)域存在粗針狀馬氏體，就應(yīng)當(dāng)判定為不合格。

　　根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，檢測需在工件的縱截面上進行。淬回火馬氏體級別鑒定時樣品的腐蝕要恰當(dāng)，Z好在制樣過程中反復(fù)拋光、腐蝕幾次為佳。

　　如果出現(xiàn)強烈的過熱(>1000℃)情況，在GCr15鋼中會出現(xiàn)明暗相間的“帶狀組織”，整個基體組織的馬氏體均是屬于粗針狀，殘余奧氏體很多，此時，組織當(dāng)然是屬于疵病。

　　2.關(guān)于非金屬夾雜的鑒別

　　標(biāo)準(zhǔn)中沒有關(guān)于非金屬夾雜的檢驗部分。這是囚為在GCn15原材料生產(chǎn)的部頒標(biāo)準(zhǔn)YB9-1968中對鋼中的非金屬夾雜物的級別已經(jīng)提出了嚴格的要求，合格產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)是避免了非金屬夾雜的出現(xiàn)或影響，所以在軸承零件的檢驗標(biāo)準(zhǔn)中不再涉及非金屬夾雜的檢測。

　　實際工作中發(fā)現(xiàn)，氧化物、硅酸鹽夾雜比較罕見，硫化物夾雜的出現(xiàn)比較頻繁當(dāng)然，根據(jù)資料，近年的研究認為硫化物對軸承鋼壽命并無有害影響。從切削加工角度講，適當(dāng)放寬對硫的嚴格控制是可行的。　

　　但是，有兩個因素使對于硫化物的控制還是有其必要性的。首先，實際檢驗過程中，硫化物的視場檢測級別過高，即，總的觀測長度過大是常見的缺陷情況。

　　其次，硫化物的分布與碳化物帶狀形貌有著共生的現(xiàn)象、如果有碳化物帶狀形貌，必然可以觀察到帶狀分布區(qū)域存在大量的條狀硫化物夾雜沿碳化物帶狀分布方向的分布。這種情況尤其在軸、圈套、滾針零件中容易出現(xiàn)。

　　所以，即使硫化物本身對材料性能的影響可以忽略不計，但是，其間接對組織碳化物分布的影響必須子以考慮，同時，硫化物級別過高，就不得不考慮材料的基本素質(zhì)要求足否合格(些文獻中也對于硫化物夾雜在失效過程中的有害作用進行了分析。因此，還是需要在檢測過程中關(guān)注非金屬夾雜的情況.對于經(jīng)常出現(xiàn)的硫化物的情況給子必要的關(guān)注，以避免影響使用效果。

　　由于標(biāo)準(zhǔn)中對硫化物的檢測沒有標(biāo)注，對于硫化物夾雜類型、級別判定的標(biāo)準(zhǔn)暫時根據(jù)YB9-1968或《高碳鉻軸承鋼》國家標(biāo)準(zhǔn)(GR/T18254-2000)來進行控制，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

　　實際檢測時，非金屬夾雜的鑒別可以作為檢驗項目，在試樣拋光未腐蝕的情況下進行，放大倍數(shù)為100倍，取Z嚴重處進行測定。檢測樣品的縱截面。

　　3.碳化物帶狀分布及碳化物液析組織

　　為了提高軸承鋼的疲勞壽命，不僅需要嚴格控制鋼中非金屬夾雜物，而且需要認真改善鋼的碳化物不均勻性。帶狀碳化物是一個不均勻的組織因素，對退火、淬火后的組織轉(zhuǎn)變有相當(dāng)大的影響嚴重的碳化物帶習(xí)泛組織使獲得均勻的淬火組織發(fā)生困難在淬火加熱時原來貧碳的區(qū)域容易發(fā)生過熱，奧氏體晶粒比較粗大而且不均勻，馬氏體是針狀向不是隱品狀的。在原來的富碳區(qū)域則容易出現(xiàn)托氏體組織、山于碳化物帶狀組織引起的淬火組織的不均勻性，使得零件中的內(nèi)應(yīng)力增大，托氏體的出現(xiàn)也使零件農(nóng)向硬度不均勻。此外，嚴重的碳化物帶狀組織使工件在淬火時產(chǎn)生較大的變形，增加熱變形后鋼的各向異性，帶狀組織還會成為形成淬火裂紋的根源、

　　鋼錠在冷凝過程中如果產(chǎn)生嚴重結(jié)晶偏析，會在枝晶問形成共晶碳化物。在熱壓力加工時，這種碳化物晶體的薄層順沿金屬的變形方向延伸而形成長條狀或斷續(xù)條狀的碳化物液析。

　　帶狀組織及液析組織都是鋼材材質(zhì)的一種缺陷，在YB9-1968中有明確規(guī)定，所在標(biāo)準(zhǔn)中對此也沒有涉及，應(yīng)當(dāng)參照夾雜物檢測方式，在實際生產(chǎn)檢驗中，根據(jù)其他標(biāo)準(zhǔn)進行材質(zhì)的控制。

　　在實際檢驗過程中，碳化物的帶狀組織檢驗需要在上件的縱截面上進行檢驗時，樣品需要深蝕，可以在淬回火馬氏體鑒別后進行，在100倍或500倍下取Z嚴重處進行檢查。在100倍下可以檢查碳化物的聚集程度，帶狀組織的寬度。在500倍下可以檢查碳化物顆粒的大小分布情況、碳化物顆粒的形狀。

　　在許多失效分析的場合，碳化物帶狀組織及液析組織的危害是被大家所認同的。

　　非金屬夾雜、碳化物帶狀組織及碳化物液析組織的更洋細的說明、照片，都可以參考YB9-1968及有關(guān)文獻。

　　　4.淬回火托氏體組織及網(wǎng)狀碳化物的鑒別

　　淬回火托氏體組織的出現(xiàn)，在實際工作中比較罕見，對此沒有多少經(jīng)驗提出。

　　網(wǎng)狀碳化物的鑒別是標(biāo)準(zhǔn)中涉及的一個檢測項目，其要點在于檢測時應(yīng)當(dāng)在工件的橫截面進行，同時，樣品腐蝕時需要深些。檢測可以放在淬回火馬氏體檢測完畢后直接加深腐蝕進行，與碳化物帶狀分布及液析的檢查同時進行。

　　檢測時，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的第四級別圖(碳化物網(wǎng)狀組織)及球化退火技術(shù)要求中的級別要求進行。

　　5.金相樣品制備過程中的事項

　　由于不同的檢測項日需要在工件的不同截面上的數(shù)量，隨機取樣、檢測3～6個，以保證檢測的準(zhǔn)確性、代表性。

　　不僅是顯微組織檢查在GCr15鋼的金相組織檢查中非常重要，利用眼睛的宏觀觀察在樣品檢驗中也具有重要的作用當(dāng)整個觀察腐蝕面，如深淺不均勻，通常有問題;均勻而偏淺，也需要關(guān)注(很可能整體過熱)；均勻而偏深，一般是合格的。樣品表面如果出現(xiàn)細絲狀的感覺，通常伴隨著碳化物的帶狀形貌。

　　通過宏觀觀察，可選出特別需要關(guān)注的樣品，為后續(xù)進一步的顯微組織觀察指出關(guān)注的方向。

　　6.總結(jié)

　　 (1) 根據(jù)國內(nèi)原材料生產(chǎn)的現(xiàn)狀問題，非金屬夾雜物分布以及碳化物的帶狀分布、液析的控制標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)當(dāng)在實際工作中有所體現(xiàn)，以保證產(chǎn)品質(zhì)量。

　　 (2) 如何判定馬氏體的級別，單純依靠標(biāo)準(zhǔn)上的圖譜是不夠的，必須對理論有一定的了解、分析，再結(jié)合詳細的圖譜才能有效地鑒定。

　　參考資料

　　宗斌,王國紅,魏建忠,李惠娥，GCr15鋼工件淬回火金相檢驗的實踐，《機械工人.熱加工》2003年11期