Способ определения температуры нагрева при разрушении подшипников Советский патент 1988 года по МПК C21D1/78 

J

о со со

00

Изобретение относится к контролю термической обработки ст.али 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 подшипников в закритическо области (выше А. ) из деталей исследуемого подшипника изготавливают ме- таллографические шлифы (образцы), измеряют параметр структуры, а именно межпластинчатое расстояние - средняя сумма толщин феррйтной и цементитной пластин -(IQ) - в перлитных колониях, по которьм судят о температуре нагрев подшипника в процессе его разрушения. При этом, температуру нагрева 1гри разрушении определяют по выражению t- К1о+Ас,. где ,510 град/мкм - коэффициент пропорциональности.

Так как наиболее широко применяемой для изготовления подшипников является сталь типа ШХ, то предлагаемый способ определения температуры разработан применительно к этому типу стали.

Выбор именно этого параметра (1а межпластинчатого расстояния в перлите) обусловлен следующим. С повышением температуры нагрева стали выше критической температуры А происходит увеличение размера образовавшего ся аустенитного зерна, что связано с тенденцией к уменьшению поверхностной энергии на, границах зерен. Высокие скорости нагрева и малые выдержки при ко нечных температурах нагрева (не превышают 50-60 с) при разрушении подшипников способствуют образованию зерен аустенита, обладающих низкой гомогенностью по всему объему зерен, и, следовательно, неравновеской структуры. Это, в свою очередь, обеспечивает значительное количество дополнительных центров зарождения новых фаз при протекании флуктуацион- ных процессов при последующем охлаждении. И чем ниже температура нагрева в аустенитной области, тем мельче зерно аустенита и менее гомогенизированной оказывается аустенитная фаза и, следовательно, больше центров зарождения ферритно-цементитной смеси

0

О

Q г

5

0

5

при охлаждении в перлитной области . И поэтому мри малых скоростях охлаждения, в результате которых образуют- ся продукты распада аустенита в перлитной области, формируется перлит с межпластинчатым расстоянием (1), 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 ШХ15, широко применяемая .для изготовления подшипников, следующего состава: С - 0,98%, Сг - 1,51%.

-Образцы размером 0 5,0 х 1 10,0 мм подвергались электронагреву со скоростью, обеспечивающей достижение температур в диапазоне 900-1200 С за 10-20 с, вьщержка - 20-40 с. Охлаждение образцов производилось со скоростью, обеспечивающей распад аустенита в перлитной области ( л- 4 град./мин), т.е, режим термической обработки образцов имитировал температурно-временные параметры на-, грана подшипников при их разрушении. Травление шлифов проводилось в 4%-ном растворе азотной кислоты в спирте. Исследование структурного состояний стали и количественный металлографи- ческий анализ проводились с помощью оптического микроскопа NEOPH(|T-21 и растровой электронной микроскопии.

В результате проведенных оптического и электронномикроскопического анализов выявлены следующие закономерности.

При нагреве до температур близких к АСЗ ( 900 для стали ШХ15) величина исходного аустенитного зерна соизмеримо с наследственным зерном, которое практически не изменилось и соответствовало 8 баллу ГОСТа 5639- 65. Межпластинчатое расстояние , в перлитных колониях, колеблется в интервале О,1-0,2 мкм.

Повышение температуры нагрева до 1050 С вызывает увеличение величины исходного аустенитного зерна до балла. Межпластинчатое расстояние в перлитных колониях при этом также оказалось увеличенным - 0,3 - 0,5 мкм.

Нагрев образцов до и не- сколько вьш1е вызывает резкое увеличение величины исходного аустенитного

зерна до 2-3 балла, отдельные зерна достигают 1 балла стандартной шкалы ГОСТа 5639-65. А это приводит- к увеличению межпластинчатого расстояния (0,55-0,8 мкм) Б зернах перлита, образовавшегося при охлаждении. Этм данные хорошо соответствуют аналитическому выражению t° Klo- Ac.j

раг рушения подшиг никон в закритичес- ком 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

Отличительным признаком образовав- ю радиусов кривизны, т.е. в тех участ- шихся при всех вариантах нагрева зе- ках, которые включают лишь несколько рен аустенита являются их малоугловые зерен аустенита. Такая .высокая сте- границы, что служит особенностью ско- пень локальности предлагаемого спосо- ростного нагрева и весьма малых выдер- ба в принципе позволяет определить жек при температуре окончательного 15 температуру нагрева по количествен- прогрева. По всему объему каждого зерна наблюдается образование нескольких перлитных колоний, образовавшихся в перлитной области при непрерывном охлаждении.20 доказательности и наглядности предлаПоложительный эффект предложенно- гаемого способа за счет дополнитель- гого способа соЬтоит 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. темному анализу параметров перлитных колоний, расположенных лишь в одном исходном аустенитном зерне. Эта особенность обеспечивает бо льшую степень

ногр измерения количественных пара- . метров структуры материала деталей подшипников.

В конечном итоге предлагаемый способ обеспечивает высокую результативность в вопросах диагностики состояния подшипниковых узлов и способствует выявлению действительных причин

В конечном итоге предлагаемый с соб обеспечивает высокую результат ность в вопросах диагностики состо ния подшипниковых узлов и способст ет выявлению действительных причин

пературу нагрела материала подшипника

в закритической области (t Асз) 30 их разрушения, что является крайне

раг рушения подшиг никон в закритичес- ком 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 участ- ках, которые включают лишь несколько зерен аустенита. Такая .высокая сте- пень локальности предлагаемого спосо- ба в принципе позволяет определить температуру нагрева по количествен- доказательности и наглядности предланому анализу параметров перлитных колоний, расположенных лишь в одном исходном аустенитном зерне. Эта особенность обеспечивает бо льшую степень

гаемого способа за счет дополнитель-

ногр измерения количественных пара- . метров структуры материала деталей подшипников.

В конечном итоге предлагаемый способ обеспечивает высокую результативность в вопросах диагностики состояния подшипниковых узлов и способствует выявлению действительных причин

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 закрити- ческой 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+Ас- где ,5«10 град/мкм - коэффициент пропорциональности. S (Л

Определение этой температуры оказывается затруднительнБгм в случае поступления на. исследование лишь отдельных фрагментов весьма малых размеров разрушенного подшипника. Кроме того, оп - g проявляется общественно полезная знаределение 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 межпластинчатого расстояния в перлитных колониях при электронномикроско- пическом анализе протравленных шлифов в Д%-ном растворе азотной кислоты в течение 20-30 с.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет существенно расширить технические возможности

метода, основанного на металлографи- gg с я тем, что, с целью расширения ческом анализе объекта исследования технологических возможностей путем (разрушенных подшипников) . При этом использования более мелких и криво- существенно повышается точность и до- линейных.частей разрушенного подшипстоверность определения температуры

важным и постоянной актуальным для разработки внедрения эффективных мер с целью предотвращения случаев разрушения подшипников качения. В зтом и

чимость способа.

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

45

50

Формула изобретения

Способ определения температуры нагрева при разрушении подшипников, преимущественно из стали ЫХ15, включающий приготовление металлографического шлифа на частях разрушенного подшипника, измерение параметров структуры стали, отличающийника, в качестве параметров структу514409386

ры измеряют межпластинчатое расстоя-t « К1 + А

иие в перлитных колониях 1,, а температуру нагрева t определеляют по вы-1 Де ,5-102 град./мкн - коэффициент

ражениюпропорциональности.