为用户加工的某一批圆柱轴承外圈，在其终磨后磁粉探伤工序常规检查时，发现高达90%的批量性的磁痕。按照用户对该产品的要求，不允许出现磁痕，一旦发现，则整批退货。为此，针对产生的该类磁痕进行了全面分析，找出了解决此类问题的有效途径。
1.轴承套圈滚道磁痕形貌
采用国内某钢厂提供的原材料，电渣重熔钢gcr18moφ110mm棒料，加工成外径为250mm的圆柱轴承套圈，经锻造﹑车工﹑热处理﹑磨加工﹑探伤时检查发现磁痕外观形貌如图1所示，外观检查磁痕套圈，磁痕呈线状，沿圆周方向分布，长度为1～5mm。图1a为样圈1的磁痕形貌，图1b为样圈1滚道圆周向磁痕的局部放大图；图1c为样圈2的磁痕形貌。
2.磁痕分析
取样位置见图1a，沿套圈高度1/2处，进行线切割，制成宽度约为15mm的试样。制取滚道磁痕处金相试样和滚道磁痕处纵截面的金相试样，冷酸腐蚀前后在显微镜下观察，对比了磁痕圈和无磁痕圈金相组织状态。
（1）磁痕样圈的组织状态分析
首先是磁痕处表面（套圈滚道面）的金相分析。由图2a和图2b可见原磁痕处不同样圈均有碳化物，呈现团絮状分布，依据《tb/t 3010—2001铁道车辆滚动轴承高碳鉻轴承钢订货技术条件标准》评定，碳化物带状为2.5级，合格。金相观察未见裂纹及其他缺陷。
再次，对磁痕样纵截面的金相分析。由图3a和图3b可见不同样圈滚道原磁痕处纵截面均分布着碳化物，呈现带状分布，依据《tb/t 3010—2001铁道车辆滚动轴承高碳鉻轴承钢订货技术条件标准》评定，滚道碳化物带状均为2.0级，合格，金相观察未见裂纹及其他缺陷。由图3可以看出带状碳化物均与滚道面呈现一定的角度分布。在500倍下观察，按照《jb/t1255—2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》评级，均为2级的贝氏体组织。
（2）无磁痕样圈的组织状态分析
磨制无磁痕圈纵断面的金相试样，在金相显微镜下观察其组织。100倍下观察无磁痕圈1滚道部位存在1.0级的带状组织分布，但与滚道方向平行，见图4 a；100倍下观察无磁痕圈2无带状组织，见图4 b。在500倍下观察，按照《jb/t1255—2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》评级，组织均为2级的贝氏体组织。
（3）套圈金属纤维流线显示
首先将某一批号套圈不同状态的套圈分别各取4件，2个是磁痕套圈，2个是无磁痕套圈。沿圆周方向锯切为整圈的1/4，并对每个样件的两个已线切割纵断面进行磨加工。
在温度为70℃、浓度为50%的盐酸水溶液中，将样件完全浸没，煮至40min后。清洗后，观察滚道纵断面的流线分布。无磁痕样圈，套圈锻造流线均沿材料轧制方向分布，与套圈高度方向平行；而套圈滚道周向磁痕圈流线分布与材料轧制方向呈现角度性分布，即与套圈高度方向成交叉性分布。对套圈滚道磁痕圈再次线切割加工制成小试样，手工磨制滚道纵断面，按照以上的热酸洗方法，显示流线。套圈流线均与滚道成角度性分布，表现有多条套圈锻造后金属流线在滚道面露头。而对无磁痕圈的观察可以看到，套圈流线与滚道没有任何交叉，套圈流线平行于材料原始的流线方向。显然套圈滚道沿周向分布的断续状磁痕与金属流线的分别有一定的关联。
（4）过磨滚道面对套圈磁痕的影响
该批次产品严格按照《套圈的磁化探伤规范》进行探伤检查，磁痕均沿外圈滚道周向断续状分布，密集程度略有差异，且此类磁痕形貌具有重现性。
将10个成品套圈滚道面，进行过磨0.20mm工艺试验，探伤检查发现，在套圈滚道处，仍有与原来形貌相近的磁痕分布：沿外圈滚道均周向断续状分布；而无磁痕套圈即使过磨也没有磁痕发生。
（5）不同成形方式的影响
附表反映了套圈滚道周向磁痕与成形方式及电渣重熔钢原材料状态有一定的对应关系。当套圈滚道部位的锻造流线沿套圈轴向平行方向分布，即便存在带状碳化物组织也不会产生滚道部位的周向非相关磁痕；但当套圈锻造流线与滚道部位产生交叉时，若此区域恰好存在带状碳化物组织且沿流线方向分布时，则容易在套圈滚道部位产生周向的非相关磁痕，但实际上原材料无带状组织发生的几率很少。因此，为了避免套圈滚道部位产生周向的非相关磁痕，选择合适的锻造成形方式成为解决问题的关键。钢厂应提供无带状组织的原材料或者提供均匀分布的带状组织，才能从源头把控解决磁痕问题。
外圈磁痕与其状态对应关系
|
试样类型 |
成形方式 |
锻造套圈流线 |
带状组织 |
其他工序状态 |
影响程度 |
|
磁痕圈1 |
1000吨压力机 |
与滚道交叉 |
1.5级 |
正常 |
产生磁痕 |
|
磁痕圈2 |
1000吨压力机 |
与滚道交叉 |
1.5级 |
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