Способ определения температуры нагрева при разрушении подшипников

 

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при определении условий и температуры разрушения подшипников. Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем использования более мелких и криволинейных частей разрушенного подшипника. Сущность изобретения заключается в том, что для определения температуры нагрева при разрушении подшипников в закритической области (выше АС,) э деталей исследуемого подшипника изготавливают металлографические шлифы, измеряют межпластинчатое расстояние в перлитных колониях IQ. 3. температуру нагрева определяют по выражению t° К1о+Асгде ,5«10 град/мкм - коэффициент пропорциональности. S (Л

СО1ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 С 21 0 1/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4177539/23-02 (22) 08.06.87 (46) 30.11.88. Бюл. М 44 (72) Ю.А.Коптев (53) 621.785,79(088.8) (Se) Циммерман Р., Гюнтер К.

Металлургия и материаловедение.

M. Металлургия, 1982, с. 88-89.

Винокур Б.Б., Пилюшенко В.Л., Касаткин О.Г. Структура конструкционной стали. — М.: Металлургия, 1983, с. 90-93. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

НАГРЕВА ПРИ РАЗРУШЕНИИ ПОДШИПНИКОВ (57) Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машинострое„„SU„„1440938 A 1 нии при определении условий н температуры разрушения подшипников. Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем использования более мелких и криволинейных частей разрушенного подшипника. Сущность изобретения заключается в том, что для определения температуры нагрева при разрушении подшипников в закритической области (выше Ас ) иэ деталей исследуемого подшипника изготавливают металлографические шлифы, измеряют межпластинчатое расстояние в перлитных колониях 1, а температуру о нагрева определяют по выражению t

=Е10+Ас, где К=4,5 10 град/мкм— коэффициент пропорциональности.

1440938

Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машиностроении при определении условий и температуры 5 разрушения подшипников.

Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем использования более мелкйх и криволинейных частей разрушенного подшипника. lð

Сущность изобретения заключается в том, что для определения температуры нагрева подшипников в закритической области (выше А ) из деталей исследуемого подшипника изготавливают металлографические шлифы (образцы), измеряют параметр структуры, а именно межпластинчатое расстояние — средняя сумма толщин ферритной и цементитной пластин (1 ) — в перлитных колониях, 20 по которым судят о температуре нагрева подшипника в процессе его разрушения.

При этом, температуру нагрева при разо рушении определяют по выражению

=K1 +A c >, где К=4, 5 ° 1 02 град/мкм — 25 коэффициент пропорциональности.

Так как наиболее широко применяемой для изготовления подшипников является сталь типа ШХ, то предлагаемый способ определения температуры Зр разработан применительно к этому типу стали, Выбор именно этого параметра (1 межпластинчатого расстояния в перли ге) обусловлен следующим. С повыше нием температуры нагрева стали выше критической температуры А происходит увеличение размера образовавшего ся аустенитного зерна, что связано с тенденцией к уменьшению поверхност- ®р ной энергии на границах зерен. Высокие скорости нагрева и малые выдержки при конечных температурах нагрева (не превышают 50-60 с) при разрушении подшипников способствуют образованию зерен аустенита, обладающих низкой гомогенностью по всему объему зерен, и, следовательно, неравновесной структуры. Это, в свою очередь, обеспечивает значительное количество дополнительных центров зарождения новых фаз при протекании флуктуационных процессов при последующем охлаждении. И чем ниже температура нагрева в аустенитной области, тем мельче

55 зерно аустенита и менее гомогенизированной оказывается аустенитная фаза и, следовательно, больше центрсв зарождения ферритно-цементитной смеси при охлаждении в перлитной области .

И поэтому при малых скоростях охлаждения, в результате которых образуют. ся продукты распада аустенита в перлитной области, формируется перлит с межпластинчатым расстоянием (10), зависящим в основном от температуры нагрева, а значит и от величины зерна исходного аустенита.

Пример. Для проверки и подтверждения изложенных теоретических положений предложенного способа использовалась сталь IilX15, широко применяемая для изготовления подшипников, следующего состава: С вЂ” 0,98%, Cr — 7,51%.

-Образцы размером 9 5,0 х 1 10,0 мм подвергались электронагреву со скоростью, обеспечивающей достижение температур в диапазоне 900-1200 С за

10-20 с, выдержка — 20-40 с. Охлаждение образцов производилось со скоростью, обеспечивающей распад аустенита в перлитной области (Ч

4 град./мин), т.е. режим термической обработки образцов имитировал температурно-временные параметры нагрева подшипников при их разрушении.

Травление шлифов проводилось в 47.-ном растворе азотной кислоты в спирте.

Исследование структурного состояния стали и количественный металлографический анализ проводились с помощью оптического микроскопа NEOPHOT-21 и растровой электронной микроскопии.

В результате проведенных оптического и электронномикроскопическогo анализов выявлены следующие закономерности.

При нагреве до температур близких к А„ (- 900 для стали ИХ15) велччина исходного аустенитного зерна соизмеримо с наследственным зерном, которое практически не изменилось и соответствовало 8 баллу ГОСТа 563965. Межпластинчатое расстояние в перлитных колониях колеблется в интервале 0,1-0,2 мкм.

Повышение температуры нагрева до

1050 С вызывает увеличение величины исходного аустенитного зерна до 5 балла. Иежпластинчатое расстояние в перлитных колониях при этом также оказалось увеличенным — 0,3

0,5 мкм. а

Нагрев образцов до 1200 С и несколько выше вызывает резкое увеличение величины исходного аустенитного

14409 зерна до 2-1 балла, отдельные зерна достигают 1 балла стандартной шкалы

ГОСТа 5639-65. А это приводит к увеличению межпластинчатогo расстояния 0,55-0,8 мкм) в зернах перлита, об(5 разовавшегося при охлаждении. Эти данные хорошо соответствуют аналитическому выражению t =К1 +А

Отлччительным признаком образовав- 10 шихся при всех вариантах нагрева зерен аустенита являются их малоугловые границы, что служит особенностью скоростного нагрева и весьма малых выдержек при температуре окончательного 15 прогрева. По всему объему каждого зерна наблюдается образование нескольких перлитных колоний, образовавшихся в перлитной области при непрерывном охлаждении. 20

Положительный эффект предложенногого спососа состоит в том, что повышается точность базового способа, являющегося прототипом. . Повышение точности объясняется 25 тем, что использование известного базового способа не всегда позволяет однозначно оценить условия, т.е. температуру нагрева материала подшипника в закритической области t )Асэ) ° 30

Определение этой температуры оказыва- " ется затруднительним в случае поступления на исследование лишь отдельных фрагментов весьма малых размеров разрушенного подшипника. Кроме того оп35 ределение температуры нагрева на основе дополнительного признака, каким является количественная оценка образовавшегося пластинчатого перлита, является крайне важным и позволяет существенно повысить точность и достоверность решения поставленной задачи.

Оценка и количественное определение этого дополнительного фактора производится путем использования измерения 45 межпластинчатого расстояния в перлитных колониях при электронномикроскопическом анализе протравленных шлифов в 4 -ном растворе азотной кислоты в течение 20-30 с.

Способ определения температуры нагрева при разрушении подшипников, преимущественно из стали liIX15, включающий приготовление металлографического шлифа на частях разрушенного подшипника, измерение параметров структуры стали, о т л и ч а ю щ и й55 с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем использования более мелких и криволинейных. частей разрушенного подшипника, в качестве параметров структуПредлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет существенно расширить технические возможности метода, основанного на металлографическом анализе объекта исследования (разрушенных подшипников). При этом существенно повышается точность и достоверность определения температуры разрушепия подшипников л закритическом интервале.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет также определять температуру нагрева разрушенных подшипников по результатам исследования в локальных объемах и на криволинейных участках как угодно малых радиусов кривизны, т.е. в тех участках, которые включают лишь несколько зерен аустенита. Такая высокая степень локальности предлагаемого способа в принципе позволяет определить температуру нагрева по количественному анализу параметров перлитных колоний, расположенных лишь в одном исходном аустенитном зерне. Эта особенность обеспечивает большую степень доказательности и наглядности предла- гаемого способа за счет дополнительного измерения количественньгх параметров структуры материала деталей подшипников.

В конечном итоге предлагаемый способ обеспечивает высокую результативность в вопросах диагностики состояния подшипниковых узлов и способствует выявлению действительных причин их разрушения, что является крайне важным и постоянной актуальным для разработки внедрения эффективных мер с целью предотвращения слу lace разрушения подшипников качения. В этом и проявляется общественно полезная значимость способа.

Способ применим в отраслях, занимающихся вопросами диагностики и исследования процессов разрушения металлов и сплавов. Применение способа способствует повышению эксплуатационной надежности изделий машиностроительной промышленности и увеличению их ресурсов.

Ф о р м у л а изобретения

1440938

Составитель А.Кулемин

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор M.Òîâòèí

Тираж 545 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6143/29

Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул. Проектная, 4 ры измеряют межпластинчатое расстояние в перлитных колониях 1, а температуру нагрева t определеляют по выражению -К,. +А„, где К=4,5 ° 10 град./мкм — коэффициент пропорциональности.