Abstrakt:To af de bærende ruller, der var lavet af G20Cr2Ni4a stål med karburering + slukning + tre gange temperering, brudt under kørselsprocessen . Årsagerne til bruddet blev analyseret gennem brudspositionen, morfologi, mikrostruktur, fasesammensætning og resterende austenit, viser resultaterne, at den vigtigste begrundelse for frakturen, ruller, er den indre overflade, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket skaber, hvilket gør Stålens anti -træthedsegenskab værre, hvilket fører til, at crack -initieringen i stresskoncentrationspunkt og det endelige brud .
A certain bearing company uses G20Cr2Ni4A steel to produce large bearings for steel rolling equipment. The shape diagram of the bearings and rollers is shown in Figure 1. One set of bearings has 150 rollers, and the technical requirement is that the rollers need to be ground after deep carburizing 6 - 0. 8 mm, After grinding, the depth of the infiltration layer should be greater than {{7} yld (800-820 grad × 2 h) → Tempering (150 grader) → Rough slibning → Yderligere temperering (150 grader) → Fin slibning → Fin slibning → Magnetisk partikel -test → Ultra præcision → Grouping} anmodning om en analyse af årsagen til brug, to ud af 150 ruller i et sæt af lejer. Fejl .
1. Eksperimentelle metoder og analyse
1.1 Observation af makroskopisk brudmorfologi
Figures 2 (a) and (b) show the macroscopic fracture morphology of the failed roller. From the fracture morphology in Figure 2 (a), it can be seen that the fracture of the bearing roller belongs to a typical contact fatigue failure. The fracture surface has obvious and smooth grain lines distributed at the step, which is an important characteristic of fatigue Fraktur . træthedskilder vises normalt på overfladen af komponenter og er placeret ved midten af træthedsbuen . fra figur 2 (a), det kan ses, at de beskadigede ruller først genererer træthedskilder i det indre hul, som vist i figur a, og propagaten radialt langs rullerne {{}}}}} efter den revnersvækkelse, der er propagate til den ydre ud til den ydre, der udtager, udbredes, radialt langs rullerne. they rapidly propagate along the axial direction, causing the rollers to fracture. From the direction of fatigue source propagation, it can be seen that cracks propagate under the action of axial force perpendicular to the inner hole of the roller. The fatigue source is located at the step of the inner hole of the roller. Due to stress concentration at the Trin, træthedskilden skal genereres på placeringen af maksimal stress . Derudover er formen på begge sider for den brudte rulle for den brudte rulle. på 5 mm, og et andet stykke leveret af producenten blev testet under de samme betingelser uden en brudt rulle, med en dybde på ca. 3 mm, hvilket indikerer, at formen på trinnet kan have en vis indflydelse på bruddet .
Fig. .1 Skematisk af rullen og lejet
Fra analysen af figur 2 (b) kan det ses, at rullen brød ind i flere stykker . I henhold til analysen af de to, der er tilvejebragt, udgør disse to fragmenter dybest set halvdelen af den cylindriske rulle, så det anslås, at rullen er blevet brudt i fire stykker, hvilket indikerer, at flere træthedskilder har dannet sig under tjenesten af rullerne {{{} på grund af at skyld Kilder er alle placeret på trinnet, det er usandsynligt, at de er berørt af metallurgiske defekter, indeslutninger eller andre faktorer . I stedet er det sandsynligt, at flere træthedskilder dannes samtidigt i det indre hul på grund af den uacceptable stressværdier af materialestrukturen i dette trin, hvilket fører til pr. Morfologi, følgende konklusioner kan analyseres foreløbigt: Der er to grunde til rullefejl: den ene er, at den interne struktur er ukvalificeret og danner en træthedskilde, og den anden er, at arbejdet overbelastning genererer unødig stress og forårsager træthedssvigt . Derfor
Fig. .2 brududseende af den ødelagte rulle
1.2 Observation af sammensætning og observation af mikrostruktur
Sammensætningen af den beskadigede rulle blev testet under anvendelse af et Spark Direct Reading -spektrometer (OBLF QSN 750), og sammenlignet med GB/T 18254-2002 "Højkulstofchrombærende stål" Standard . Resultaterne er vist i tabel 1. fra sammensætningsinspektionsresultaterne i tabel 1, kan det ses, at det rulle materiale g20cr2ni4a stål requirements of GB/T 18254-2002 standard, indicating that the roller fracture failure is not a problem with the raw material. Therefore, samples were taken from the inner hole and outer surface near the fracture surface of the fractured roller for microstructure analysis, and the results are shown in Figure 3 (a) and (b). In order to better compare and observe, samples were taken Fra den samme position på rullerne, der ikke blev brudt til analyse, som vist i figur 4 (a ~ d) .
Fig. .3 Mikrostruktur af den brudte rulle på indre væg (A) og ekstern overflade (B)
Comparing Figure 3 and Figure 4, it can be seen that the microstructure of the fractured bearing roller is completely different from that of the roller without fracture. There is a layer of abnormal structure on the surface of the inner hole of the fractured roller, as shown in Figure 3 (a) A, this layer of structure is completely not the structure obtained after carburizing and quenching. The matrix is Et lag med grå sort struktur, med nogle hvide partikler fordelt på det . Der er også nogle huller i den grå struktur . under dette lag af struktur er hovedsageligt den blandede struktur af acicular martensit og flad nudler martensit, og der er en vis mængde resterende Austenite, se punkt C .
Fra figur 3 (b) kan det udledes, at mikrostrukturen af den ydre overflade af den brudte rulle ikke er den normale struktur efter karburering og slukning . Der er et stort antal grove nål som martensit og resterende austenitområder på dens overflade ., selvom der ikke blev observeret nogen skrælning af, at den blev luret med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den rulle med den udbredte overflade med den ydre overflade med den ydre overflade med den ydre udbredte udbredte digterede due udovers ydre due den ydre du udbredder. observeret i mikrostrukturen på den ydre overflade af rullen, og nogle revner strækkede sig langs korngrænserne . kan det konkluderes, at selvom rullen ikke går i stykker, vil dens ydre overflade stadig opleve skrælning .
Under det samme materiale og procesforhold er overfladen af det normale rulle indre hul den normale struktur efter karburisering . Strukturen af den indre huloverflade er som vist i figur 4 (a), som er en blandet struktur af fine flade nudler martensit+carbid+bevaret austenit (en lille mængde bainitstruktur) {.} Der er ingen sort grå struktur, der ligner den indre overflade af den nedbrudte rulle rulle (en lille mængde af bainitstruktur Hul . Den centrale struktur er flad nudler Martensit+nedre bainit+tilbageholdt austenit, som vist i fig. . 4 (b) . Surface -strukturen af normal rullecirkel er vist i figur 4 (c), som også er fine flade nudler martensit+nedre bainite+fastholdt austhenit {. der er også sænkede nudler marensit+nedre bainite+fastholdt austenit {{{{{.}}} der er understret sænker, der er understrene sænker, der er under under under alle understrene, der er understrene under sænkere, der er nedre bainite+fastholdt austenit {{{{{{{{.}}}}}}}}} der er sænkene der er sænkene der er sænkese sænkese Bainit+flade nudler Martensitstruktur i midten, som vist i figur 4 (d) . Derfor kan varmebehandlingsprocessen for normale ruller være forskellig fra den for beskadigede ruller, og fra perspektivet af mikrostrukturanalyse skal normal ruller være trukket: den bløde gråstruktur i den frelshøjning, der er i den frelsrente i den fratrækkede rulle, i henhold til metallografisk analyse, den følgende konklusion kan være: den sorte gråstruktur i den frelshøjning i den frelshøjning i den frelsrente rulle i henhold til rullen rulle, den følgende konklusion kan være: den sorte gråstruktur i den frie struktur i den frelsrente rulle rulle rulle rulle rullet rulle rullet rulle rullet rulle rullet rulle rulle er den vigtigste årsag til dannelsen af flere træthedskilder i det indre hul, hvilket fører til træthedsfraktur . Derfor er strukturel analyse af dette lag af struktur nødvendig .
Fig. .4 Mikrostruktur af den normale rulle på den indre væg og den ydre overflade (a) indre væg; (b) kerne i den indre væg; (c) ekstern overflade; (d) Ekstern underjordisk
1.3 XRD -analyse og bestemmelse af resterende austenit
Metallografisk analyse viser, at der er en unormal struktur på den indre overflade af den brudte rulle . Strukturen af dette lag blev analyseret ved hjælp af en Philips X'pert Pro super røntgenstrålediffraktometer, og resultaterne er vist i figur 5.
From Figure 5, it can be seen that the main phases on the inner surface of the fractured roller are iron, iron chromium, and iron nickel oxides, indicating that the abnormal structure has undergone severe oxidation of the roller during carburizing or quenching. Due to the grinding process on the outer surface, no oxide was observed, while the inner hole surface was not reworked to retain the Oxid . Derudover er kontaktens træthedsydelse af bærende stål meget følsom over for små defekter i stålet, hvor oxid er den mest skadelige. Det kan ses, at tilstedeværelsen af dette oxid er en nøglefaktor i dannelsen af træthed revner .
Fig. .5 røntgenstrålediffraktionsmønster af den brudte rulle i den indre vægoverflade
Det kan tydeligt ses fra figur 3 (b), at der er en stor mængde resterende austenit på den ydre overflade af den beskadigede rulle . Det resterende austenitindhold i rullen blev bestemt af XRD, og resultaterne er vist i figur 6.}
Fra figur 6 kan det ses, at den brudte rulle har en betydelig mængde resterende austenit . Figur 6 (a) viser, at den målte mængde af resterende austenit på den ydre overflade er 8 57% og figur 6 (b) viser, at mængden af resterende austenitmålet på den parallelakse, der slibes overfladen (Metallografisk overflade) er slibning af overfladen) er er en af resterende austenitmålet på den parallelakse, der slibes overfladen (metallographic -overfladen) er slibning af overfladen) er er er, der er af resterende austenitmålet på parallelaksen Axis -overfladen (Metallographics overflade) {{5. af strukturelle defekter .
Fig. .6 røntgenstrålediffraktionsmønstre af tilbageholdt austenit i den brudte rulle (a) ydre overflade af rulle; (b) Indvendig vægoverflade af rulle
2. diskussion og analyse
Macro analysis shows that roller failure belongs to fatigue failure. The destruction process: Firstly, multiple fatigue crack sources are generated at the step on one side of the inner hole, and the fatigue source is the location with the highest axial load. After the formation of the fatigue source, it first expands radially along the roller. After the crack extends to the outer Overflade, der dannes flere gennem revner, som hurtigt forplantes langs den aksiale retning og i sidste ende får rullen til brud . på grund af det faktum, at flere træthedskilder er placeret på samme side af trinnene, er det umuligt for metallurgiske defekter, indeslutninger eller andre faktorer til at påvirke dem . Dette skyldes sandsynligheden for, at de er metalliske, som de er nødvendige, f.eks. På samme trin er dybest set nul . Derfor er der to mest sandsynlige årsager til bruddet: den ene er, at lejet udsættes for unødvendige ydre kræfter under brug (overbelastning, stresskoncentration, overdreven resterende stress osv. .); Den anden grund er, at den interne struktur af rullen ikke opfyldte standardkravene . Efter analyse er dette hovedårsagen .
I henhold til standardkravene skal den normale struktur af rulleoverfladen være skjult nåle martensit+fint carbid+en lille mængde tilbageholdt austenit, og midten skal være flad nudler martensit . metallografisk analyse viser, at mikrostrukturen på den indre holeoverflade er den brækkede bærende bærende rulle, og der er en lag af sort grå på den indre overflade, som er den hovedoverflade, der er den største årsag til, hvoraf den multiple er den multiple grund, hvoraf den ene er den multiple grund, hvoraf den ene er den multiple grund, hvoraf den ene er den multiple grund, hvoraf den ene er den multiple af den multiple grunde, hvoraf den ene er den multiple af den multiple af den multiple af den multiple, hvoraf den multiple er den multipl fatigue sources of the bearing roller. According to XRD analysis, the microstructure of the black gray layer is composed of oxides of iron, iron chromium, and iron nickel. This oxide layer cannot withstand fatigue loads under bearing service conditions. Therefore, when the roller is subjected to alternating loads, a fatigue source is formed at the point of Maksimal stress (trin), efterfulgt af ekspansion og brud . Dette lag af oxid skulle have været genereret under slukning eller karbureringsprocesser . Den ydre overflade af rullen skulle heller ikke gennemgå oxidation, men efter slibning blev der ikke observeret noget oxidlag under den metallografiske mikroskop, og det indre hul blev ikke behandlet til at fastholde det oxide lag .}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} {{8 {8 {blev metallographic mikrocop
Der er et stort antal grove martensit og resterende austenit på den ydre overflade af rullen . XRD -analyse viser, at mængden af resterende austenit når ca. 20%, og mikrokrakker er fundet, hvilket indikerer, at selv hvis rullen ikke er brud, vil overfladeskalning helt sikkert forekomme efter fortsat brug i en periode af tidsperioden {.} formularen af Martation of Martation of Martsite of MaySite May skyldes overophedning under opvarmning og slukning såvel som blandede krystalfænomener forårsaget af adskillelse af råmaterialesammensætning og båndstruktur . Derudover er der to problemer med behandlingen af ruller: 1) overfladen af den indre hul af rullen skal have en levetid udsat for at skifte tensil stress {.} for at undgå, at overfladen af den indre hul skal have en levet Roughness . Tegningen kræver, at en indre hul ruhed på 1 6. ujævnheden på den indre overflade af den beskadigede rulle er markant for høj . 2) Formen af trinnene i begge ender af den brudte rulle er forskellig, og den træthedskilde vises på en trindybde på 5 mm . Derfor er form af rullerne og også den rulle, og den ruller også har nogle også nogle af nogle På bruddet . For at afklare dette problem er der behov for præcise mekaniske beregninger .
3. Konklusion og forslag
Frakturen af bærende ruller hører til træthedsfraktur, som er forårsaget af svær oxidation på overfladen under karburering eller efterfølgende slukningsproces . Oxidlaget kan ikke modstå den vekslende belastning under servicebetingelserne i lejet, der danner en træthedskilde i det indre huloxidlag {. der er en stor mængder af coan marts og ca. 20%; Austenit på den ydre overflade, som er en unormal struktur, og mikrokrakker er fundet på den ydre overflade . baseret på ovennævnte analyseresultater, foreslås følgende forbedringsforslag: 1) kontrollerer strengt de karburerende og slukning af opvarmningstemperaturer, især den anden quenching -opvarmningstemperatur; Temperaturuniformitetstest af ovnen og forebyggelse af oxidation under slukning . For slukningsudstyr Efter dybt karburering er Jb/T 8929-1999 "Deep Carburizing" Standard har strenge regler: temperaturens ensartethed af slukningsudstyr er mindre end 10 grader; A controllable protective atmosphere must be provided. 2) Check if any inappropriate substances are mixed into the carburizing medium to prevent oxidation during the carburizing process. 3) Cold treatment of bearings can be considered to improve the roughness of roller inner hole machining and enhance the step shape. After adopting the above suggestions, the rollers did not break during Brug .
2025 maj4 ..Uge WBM Produktanbefaling:
Skærer:
WBM producerer konisk rulle dør med høj effektivitet og automatisering . ruller dannes på en enkelt automatisk koldoverskrift og fodres, klippes og stanses i matrisen i fem trin .
Vi kan fremstille forskellige typer og størrelser Taper rulle dør med kvalitetssikring, inkluderer: kombinationstans, uden for ærmet, blad, kombinationstans, fodercylinder, kombination dør, dobbeltlag ærme, indsæt .
