Если температура нагрева превысила критическую Ас, и достигла межкритического интервала Ас „ c t нагрева
<Ас или превысила закритическую тем- 0 пературу Ас, то в этом случае протекают фаэовые превращения типа c(— - у и образуется новый твердый раствор аустенит 1 . В зависимости ст скорости последующего охлаждения образуются 5 те или иные продукты, которые имеют различную твердость. Скорость охлаждения определяется наличием или отсутствием масляной среды в рабочем объеме подшипника. Получаемььй в этом слу-, 50 чае диапазон твердости образующихся структур совпадает с диапазоном твердости материала деталей подшипников при их нагреве в докритическсй области. Поэтому определить условия разру55 щения подшипников (температуру нагре-ва, наличие масла) в случае их нагрева до аустенитнсй области только методом измерения твердости невозможно.
Дпя определения условий разрушеHHR подшипников иэ деталей приготавливают металлографические шпифы (образцы), измеряют твердость и цопопнительно измеряют размеры кристаллов мартенсита и зерен аустенита, пс которым судят об условиях разрушения годшипников.
Так как наиболее распрсстраненным материалом для изготовления подшипников является сталь типа ШХ, то способ определения условий разрушения подшипников разработан применительно к этому типу стали.
При цостижении температуры фазовых превращений типа с(- в материале образуется аустенит, При последующем охлаждении с большой скоростью, что возможно лишь при наличии масляной среды, происходит закалка материала деталей подшипника, Этс привсидт к образсванию продуктов неравновеснои структуры, состоящей из игольчатого и остаточного мартенситов„ Количество мартенситной фазы, определенное визуально по ьлкроструктуре, выявленной в шлифе, и электромагнитным способом, колеблется в интервале 40--60Х, остальное аустенитная фаза, Максимальный размер мартенситных кристаллов, определяемый величиной аустенитного зерна, остается небсльпим и обыч- но ограничивается величиной наслецственного зерна аустенита (7-8 балл), отношение размеров аустенлтногс зер— на в зоне разрушения к размеру аустенитных зерен в зоне с исходнсй структурой составляет 0,7-1,0.
При отсутствии масляной среды (при условии масляного голодания) происходит значительный рост величины образующейся аустенитнсй фазы (2-3 балл), особенно в зоне беговых дорожек, Скорость последующего охлаждения при этом незначительна и приводит к распаду аустенита с образованием равно— весной структуры, состоящей из зерен пластинчатого перлита и расположенного по их границам цементита в виде цементной сетки, В этом случае отношение величины аустенитногс зерна в зоне разрушения к величине аустенитнсгс зерна в зоне с исходной структурой составляет О,i-0,4.
Процесс определения условий разрушения подшипника по предлагаемому способу включает разрезку деталей подшипника с целью вырезки сбра"-.".,св, 1418342
Таким образом, наличие кристаллов игольчатого мартенсита, наибольший размер которых соответствует 7-8 балл аустенитного зерна, а также отсутствие роста зерна аустенита свидетель55 приготовление плифов, их травление в 47,.-ном растворе азотной кислоты в спирте и исследование микроструктуры цля выявления образовавшихся фаз в материале деталей разрушенного подшипника. В процессе исследования измерялась твердость.
Пример. Исследовали подшипники, изготовленные из стали ШХ 15. 10
Один подшипник бып разрушен в условиях нормального поступления масла, другой — при отсутс-вии масла. Из наружных и внутренних колец подшипников приготавливались шпифы в ради- 15 альном сечении, из тел качения в диаметральном сечении. Травление шпифов осуществляли в 47-ном растворе азотной кислоты в спирте. Исследование микрокструктуры проводили оптическим 20 микроскопом и NFOPHOT-21, твердость измеряли прибором ТК-2.
В результате анализа установлено, что микроструктура деталей первого подшипника представляет мелкоиголь- 5 чатый мартенсит и остаточный аустенит ° Твердость материала с такой структурой составляет 50-57 HRC Содержание мартенсита в разных зонах колеблется от 40 до б0%, что подтверж"30 дено измерением электромагнитным способом, Измерение длины мартенситных кристаллов, являющихся продуктом вторичной закалки, показало, что их максимальная длина соответствует величине зерна аустенита (7-8 балл), рав— ного размеру наследственного зерна.
Такая структура материала. деталей первого подшипника (сталь ШХ 15) могла образоваться лишь при нагреве до температуры полиморфного превращения, сопровождающейся фазовой перекристаллизацией (t нагрева ) 800 С), и последующем быстром охлаждении при на- 45 личин закаливающей среды, какой является масляная среда для стали типа
ШХ. Отсутствие роста величины зерна аустенита при нагреве также свидетельствует О том что IIpollpcc нагрева б0 первого подшипника происходил в масляной среде, препятствующей росту зерна аустенита. ствуют о том, что первый подшипник разрушился при наличии масляной среды.
Микроструктура материала деталей второго подшипника представляет равновесную систему, состоящую из крупных зерен пластинчатого перлита (23 балл) и цементной сетки, расположенной по их границам. Твердость материала при этом составляет 25-30 HRC. Такое строение структуры соответствует равновесному состоянию заэвтектоидной стали, какой является сталь ШХ 15, содержащая 0,9-1,057 углерода. Формирование равновесной структуры пластинчатого строения возможно лишь при нагреве до температуры полиморфного превращения, сопровождающегося фазовой перекристаллизацией, и последующем охлаждении с малой скоростью, что происходит при отсутствии масляной среды. В результате такого охлаждения происходит выделение из аустенита избыточной карбидной фазы в виде цементита по границам зерен аустенита и обеднение аустенита углеродом go эвтектоидного состояния (0,87 С).По
l достижении при охлаждении температуры
Лг, происходит превращение типа аустепитпластинчатый перлит, Измерение зерен образовавшегося перлита показало, что они соответствуют 2-3 балл, что свидетельствуют о нагреве подшипника до более высокой температуры (" 1100 С) .
Таким образом, наличие равновесной структуры, состоящей из цементита и зерен пластинчатого перлита 2-3 балл, является признаком отсутствия масляной среды при разрушении второго подшипника, Положительный эффект предложенного способа состоит в том, что повышается точность известного способа, которая объясняется тем, что использование известного способа не всегда позволяет однозначно оценить условия разрушения подшипников, так как при их нагреве в докритической области при отпуске твердость материала изменяется в диапазоне от 60 HRC (исходное состояние) до 25 HRC (полностью отожженное состояние стали типа ШХ). В этом же диапазоне изменяется твердость при нагреве до закритической области, Только лишь при охлаждении в масляной среде твердость материала составляет 501418342
Предложенный способ применим в отраслях, занимающихся вопросами исследования процессов разрушения металлов и сплавов, Применение указанного способа способствует повышению эксплуатационной надежности изделий машиностроительной промьпштенности и увеличению ее ресурсов.
Формула изобретения
Составитель А. Кулемин
Редактор A.Ìoòûëü Техред А. Кравчук Корректор Н.Король
Заказ 4127/27 Тираж 545 . Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
56 HRC, при отсутствии масла 2530 НКС.
Указанный недостаток при определении условий разрушения подшипников устраняется предлагаемым способом за счет дополнительного измерения размеров кристаллов мартенсита и зерен аустенита, по которым судят об условиях разрушения подшипников. 10
Предлагаемый способ позволяет существенно расширить диапазон определения как температуры нагрева подшипников вплоть до Агэ,так и повысить достоверность определения условий их 1б разрушения в целом. Комплексное применение предлагаемого способа (металлографический анализ) совместно с известным способом (измерение твердости) позволяет полностью исключить 20 ошибочные выводы по причине разрушения тех или иных подшипниковых соединений, изготавливаемых из стали типа ШХ, Предлагаемый спосбб позволяет так- 2б же определять условия разрушения подшипников по результатам исследования в локальных обьемах и на криволинейных участках, где невозможно определить условия разрушения методом изме- З0 рения твердости. Использование предлагаемого способа обеспечивает боль.шую степень доказательства и наглядности при определении условий разрушения подшипников эа счет дополнитель-ЗБ ного измерения количественных и качественных параметров структуры материала деталей подшипников, что важно для выявления действительных причин разрушения, 40
Способ определения условий разрушения стальных изделий, преимущественно подшипников, включающий приготовление металлографического шпифа на частях разрушенного изделия, измерение параметров микроструктуры в зонах разрушения и в зонах с исходной структурой, определение условий разрушения по отношению этих параметров, о т л и ч а ю щ .и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей путем использования криволинейных участков отдельных частей разрушенного иэделия„ в качестве параметра измеряют величину балла аустенитного зерна по наибольшей длине мартенситных кристаллов или зерен перлита, а условия разрушения подшипника определяют по отношению величины балла зерна в зоне разрушения к величине балла зерна в зоне с исходной структурой, при этом если это отношение составляет 0,7-1,0, то разрушение произошло при наличии смазки в подшипнике, а при отношении, равном 0,1-0,4, разрушение произошло при отсутствии смазки в подшипнике.
