[发明专利]一种碳氮共渗后的高碳铬长寿命轴承零件的检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高碳铬轴承钢（GCr15）零件的检测方法，具体为一种碳氮共渗后的高碳铬长寿命轴承零件的检测方法。

背景技术

使用于汽车手动变速箱、工业减速机、摩托车曲轴、汽车交流发电机等用途的滚动轴承，由于润滑油或润滑脂的污染比较严重，工作条件非常恶劣，滚动轴承往往会由于轴承零件发生表面起源型的疲劳剥落而发生早期失效。例如，在汽车手动变速箱中，齿轮的啮合产生很多金属碎屑和金属粉末，这些金属碎屑和金属粉末俗称磨粒，混在润滑油中，随润滑油进入轴承内部，在轴承运转过程中，磨粒卡入钢球和滚道的接触区，在钢球和滚道表面引起大量压痕，使轴承零件发生表面起源型的疲劳剥落,使轴承早期失效。如果对高碳铬轴承钢零件进行碳氮共渗处理，使零件的表层组织中存在一定的残余奥氏体含量，同时在碳氮原子的固溶强化作用下，不降低零件表层的硬度和接触疲劳强度，这样就能够降低压痕的危害性，从而延长污染润滑工况下轴承的使用寿命。因此，若能保证轴承零件的碳氮共渗处理质量，则能延长既定设计轴承的长寿命。然而，评价轴承零件碳氮共渗的质量和效果需要对轴承进行疲劳寿命试验。轴承的疲劳寿命是基于足够的试验数据并通过概率统计的方法得到的，耗时长、成本高，并且不能满足生产线上快速生产和检测的需求，进而难以高效率指导轴承零件的碳氮共渗热处理工艺。

中国专利：申请公布号为CN104328373A，申请公布日为2015年2月4日的发明专利公开了一种高碳铬轴承钢碳氮共渗有效硬化层深度检测方法，该方法先将碳氮共渗处理后的高碳铬轴承钢零件在300～400℃下回火至少1小时，然后空冷至室温，经过切割、镶嵌、磨制和抛光处理后检测维氏硬度。该方法采用300～400℃的回火处理，但在上述温度范围对轴承零件进行回火处理后，从零件表面到心部的硬度梯度变化仍然不明显；另外该方法定义有效硬化层深度为从表面测至硬度值平稳处的垂直距离，但硬化层与心部之间没有明显的分界线，难以精确找到表面至心部硬度平稳处的距离，具有较大误差。另一方面，有效硬化层一般根据零件的服役条件来设计，其有效深度需符合零件的性能要求。参照中国机械行业标准JB/T 7363-2011的定义，该发明提供的方法实际测得的是总硬化层深度，并不是有效硬化层深度。

发明内容

本发明的目的是克服传统轴承疲劳寿命试验耗时较长以及现有检测方法不能准确反应有效硬化层深度的问题，提供一种既能有效缩短检测时间，又能够准确检测实施碳氮共渗后的长寿命轴承零件的检测方法。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种碳氮共渗后的高碳铬长寿命轴承零件的检测方法，该检测方法包括有效硬化层深度检测、渗层碳氮浓度检测、硬度检测、残余奥氏体含量检测以及渗层金相组织检测；

所述有效硬化层深度检测是指：先于500±10℃下对所述零件回火处理1小时，然后检测零件表面至其心部维氏硬度为500HV处的垂直距离为0.3～0.5mm，该距离即为有效硬化层深度；

所述渗层碳氮浓度检测是指：于距零件表面0.15mm深处测得碳氮浓度为：C 1.2%～1.6%、N≥0.1%、C+N 1.5%～2.0%；

所述硬度检测包括表层硬度检测和心部硬度检测；

所述表层硬度检测是指：于距零件表面0.1mm深处测量维氏硬度为713～923HV；

所述心部硬度检测是指：于距零件表面2mm深处测量维氏硬度为664～795HV；

所述残余奥氏体含量检测包括表层残余奥氏体含量检测和心部残余奥氏体含量检测；

所述表层残余奥氏体含量检测是指：于距零件表面0.05mm深处进行X射线衍射分析，测得残余奥氏体含量为17%～40%；

所述心部残余奥氏体含量检测是指：于距零件表面2mm深处进行X射线衍射分析，测得残余奥氏体含量为5%～12%；

所述渗层金相组织检测是指：采用金相显微镜检测渗层具有隐针或细针含氮马氏体、残余奥氏体、碳氮化合物，无显微组织缺陷，其中，碳氮化物呈颗粒状分布，无块状、角状、网状结构，且碳氮化物的颗粒尺寸不大于8μm。

所述有效硬化层深度检测依次包括以下步骤：

① 于500±10℃下对所述零件回火处理1小时后空冷至室温；

② 检测垂直于所述零件表面的截面上的维氏硬度梯度，并以维氏硬度值为纵坐标，以至表面的距离为横坐标，绘制硬度分布曲线；

③ 采用图解法求得硬度分布曲线上零件表面至其心部维氏硬度为500HV处的垂直距离为0.3～0.5mm。