轴承钢脱碳层分析
高温轴承钢(Cr4Mo4V)碳化物相的研究
高温轴承钢(Cr4Mo4V)碳化物相的研究洛阳抽承研究所黄友阳周默容Cr4Mo4V是一种高温材料，国外己广泛地应用此种材料来制造航空高速飞行器中的高温轴承。
近年来我国已经成功地研制出高温性能良好的Cr4Mo4V钢，以满足于国防和科学技术发展的需要。
Cr4Mo4V钢中存在着大量Cr、Mo和V碳化物形成的元素，其中每一元素在碳化物相中的数量、组成以及碳化物的类型、形状、分布、颗粒大小等在不同的热处理过程中发生着较大的变化，同时也决定着钢的最重要的化学—物理性质和机械性能。
为了充分了解Cr4Mo4V钢中碳化物相变的条件与相变结果，我们通过电解分离、X一光衍射分析及金相观察，对Cr4Mo4V钢的碳化物相进行了研究与试验，初步探讨了在不同热处理条件下碳化物相的转变规律，为进一步研究其材料性能，选择合理的热处理工艺提供了必要的试验方法与分析数据。
一、试验方法试验采用Cr4Mo4V电渣重熔直径为φ7-8毫米的热轧退火钢，其化学成分如下: C-0.80; S-0 .004; P-0.015; Si-0.15; Mn-0.28; Cr一3 .97; Mo一4 .08; V一1 .02, 以电解分离法进行试验。
先将试样车制成φ7x50毫米大小，经热处理后再磨加工至p8—p9以去除表面氧化与脱碳层，然后用乙醇清洗表面油污，烘干称重备用。
以试样为阳极，圆筒形不锈钢板为阴极，按图1联接成电路，室温电解5—6小时。
图1钢中碳化物电解分离装置示意图电解液成分(1)淬火状态与冷处盐酸10 %丙三醇20 %无水乙醇70%(2)退火与淬—回火状态试样:盐酸5 %丙三醇5 %无水乙醇90%电流密度:15—25毫安/厘米2电解完后，将试样取出放入内盛50毫升水的烧杯中，置于超声波清洗器上进行振荡以清除试样上粘附的碳化物沉淀，然后进行过滤与清洗。
将收集到的碳化物沉淀，分别进行了化学分析与X一光衍射分析以测定碳化物沉淀中合金元素的含量与碳化物的结构类型，同时利用金相显微镜观察了试样的显微组织。
轴承钢脱碳层分析
(一)脱碳过程脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。
脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。
其化学方程式如下;2Fe3C+O2=6Fe+2COFe3C+2H2=3Fe+CH4Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2Fe3C+CO2=3Fe+2CO这些反应是可逆的,即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳,而甲烷和一氧化碳则使钢增碳。
脱碳是扩散作用的结果,脱碳时一方面是氧向钢内扩散;另一方面钢中的碳向外扩散。
从最后的结果看,脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能形成。
当氧化速度很大时,可以不发生明显的脱碳现象,即脱碳层产生后铁即被氧化而成氧化铁皮。
因此,在氧化作用相对较弱的气氛中,可以形成较深的脱碳层。
变压器硅钢片要求合碳量尽量低,除在冶炼上应加以控制外,在锻轧加热时还应利用脱碳现象,使碳含量进一步下降,从而获得容易磁化的性能。
但对大多数钢来说,脱碳会使其性能变坏,故均视为缺陷。
特别是高碳工具钢、轴承钢、高速钢及弹簧钢,脱碳更是一种严重的缺陷。
脱碳层的组织特征:脱碳层由于碳被氧化,反映在化学成分上其含碳量较正常组织低;反映在金相组织上其渗碳体(Fe3C)的数量较正常组织少;反映在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。
钢的脱碳层包括全脱碳层和部分脱碳层(过渡层)两部分。
部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量正常的组织处。
在脱碳不严重的情况下,有时仅看到部分脱碳层而没有全脱碳层。
关于脱碳层深度可根据脱碳成分、组织及性能的变化,采用多种方法测定。
例如逐层取样化学分析钢的含碳量,观察钢的表面到心部的金相组织变化,测定钢的表层到心部的显微硬度变化等等。
实际生产中以金相法测定钢的脱碳层最为普遍。
[编辑本段](二)脱碳对钢性能的影响1.对锻造和热处理等工艺性能的影响1)2Cr13不锈钢加热温度过高,保温时间过长时,能促使高温δ铁素体在表面过早的形成,使锻件表面的塑性大大降低,模锻时容易开裂。
2)奥氏体锰钢脱碳后,表层将得不到均匀的奥氏体组织。
轴承钢碳化物液析不合格原因分析
6月24日至6月28日检测轴承钢不合格分析：
本次共检验轴承钢51批，其中外形不合格1批，热顶锻不合格6批，低倍组织缺陷不合格1批，碳化物液析不合格13批，非金属夹杂物不合格1批，氧含量不合格4批。
此次生产的轴承钢，检测后发现主要的问题是碳化物液析比较严重，特此分析一下碳化物液析的形成原因及预防措施。
碳化物液析原因：
轴承钢液态向固态转变时，在共晶温度以上，因铬、碳等元素的分布不均匀，在富碳高铬区将首先形成共晶形碳化物，这种碳化物称为液析。
碳化物液析其尺寸一般比较大，这种碳化物对钢的性能影响较大。
其破坏性要远远大于点状不变形夹杂物和氧化物夹杂，是碳化物不均匀性中危害最大的一种，它具有高的脆性和硬度，但强度和塑性很差，碳化物液析破坏了钢的连续性，并使钢的耐磨性变差，在淬火时易产生裂纹，同时还会引起轴承表面剥落和中心破裂。
其来源于钢材的冶炼和连铸过程。
在轧制过程中由于加热温度不够和保温时间不足，此种碳化物无法完全融入晶粒中而残存。
碳化物液析碳化物带状+碳化物液析
折叠原因分析：
Φ10 12061062-1-6号样品检测过程中发现存在缺陷，通过金相高倍分析确定为折叠。
500X折叠末端100X折叠附近存在大量的脱碳
200X折叠附近存在大量脱碳500X折叠附近存在大量脱碳
原因分析：折叠附近一般存在大量的脱碳，末端存在分叉，一般裂纹末端出现钝化，不会分叉。
裂纹附近的晶粒一般比基体晶粒细小，裂纹形成时晶粒迅速结晶，相当于二次结晶。
而折叠一般不会出现这种情况。
通过金相分析看到缺陷附近的晶粒比基体的晶粒要大，出现分叉现象，因此可以判定为折叠。
轴承钢热处理轴承钢材料检测
轴承钢热处理轴承钢材料检测一、常用轴承材料1、轴承钢的分类1）、铬轴承钢2）、无铬轴承钢3）、渗碳轴承钢4)、不锈轴承钢5)、高温轴承钢6)、防磁轴承钢2、我公司常用材料表1国内外牌号对照表二、轴承钢常用热处理轴承钢热处理轴承钢材料检测，正火是为了消除和改善锻造后的网状碳化物和粗片状珠光体组织。
gcr15的正火温度930-950℃，保温30-60分钟。
2高温扩散退火目的是减小钢材的显微偏析。
gcr15的扩散温度1180-1220℃，保温10小时以上。
3球化退火目的：1）为淬火提供良好的原始组织；2）降低硬度以便于切削加工；3）提高塑性，以便于冷拉等加工。
4去应力退火目的是消除加工应力，减小淬火变形和开裂。
550±10℃保温3-5小时取出空冷或650℃保温3-5小时随炉冷却至550℃后取出空冷。
5再结晶退火目的是消除冷变形引起的晶格扭曲、晶粒破碎或变形，消除冷变形引起的加工硬化和大的内应力。
gcr15的再结晶温度670-720℃，保温2-8小时，具体保温时间视装炉量多少而定。
6淬回火目的是为了提高钢的硬度、强度、耐磨性和接触疲劳强度，并通过以后的回火使钢获得优良的综合机械性能。
gcr15的淬火加热温度820-860℃，保温时间视具体情况而定。
三、高碳铬轴承钢高低倍组织的评定1低倍组织从任意6根圆钢的任意端各取1个试样进行检验。
将试样在温度为65~80℃、50%（质量分数）盐酸（工业用）水溶液中浸蚀25~40分钟，以正确显示钢的低倍组织为准，用目视或不大于10倍放大镜观察，按gb/t18254附录a第1、2和3级别图评定。
中心疏松的评级：主要依据试样中心部位的缺陷大小、数量、聚集程度以及占据的面积。
一般疏松的评级：主要根据试样面上缺陷的大小、数量、所占面积和树枝状晶的粗细程度。
偏析的评级：主要根据试样面上偏析带的组织疏松程度及偏析带的宽度。
经酸浸的试样面上应无缩孔、裂纹、皮下气泡、过烧、白点及有害夹杂物。
ASTME1077-01 ,钢的脱碳层测定方法.pdf
受控状态受控编号持有者ASTM E1077-01E1钢的脱碳层深度测定方法本标准是在原版本E1077的基础上修定的，接下来的数字表示首次发布的年份或修订年份。
括号内的数字表示最新修订的年份，括号（）是最新修订所加。
本标准已经批准同意使用。
E1注:2001年6月编辑修订2.1和3.1.1。
前 言这些方法用来测定淬火钢或非淬火钢的平均脱碳层深度或最大脱碳层深度，其范围从简单的筛分法到精确的试验方法，可依据实际需要来选择。
1 范围1.1 这些试验方法用以检验脱碳层深度，与其组成、基体显微组织和截面形状无关。
可以包括如下方法：1.1.1筛分方法1.1.2金相方法1.1.3显微硬度方法1.1.4化学分析方法1.2在有争议的情况下，严格定量或线性分析方法（见7.3.5和7.3.6）将作为仲裁方法。
这些方法可用于任何横截面钢材。
化学分析方法显示的脱碳层深度通常比金相方法更大，但是受特定简单形状和设备的限制，化学分析技术通常用于研究。
显微硬度方法适用于组织均匀的淬火钢的精确测定。
1.3 SI单位值作为标准对待，括号内为相应的英制单位。
1.4本标准只考虑与使用相关的部分安全因素，标准的使用者有责任进行相当安全和健康的操作，在使用之前，确定适用范围。
2引用文件2.1 ASTM标准A 941 钢、不锈钢、合金和铁合金有关的术语E3 金相试样制备操作方法E7 金相术语E340 金属和合金宏观腐蚀试验方法E350 碳钢、低合金钢、硅钢、生铁和熟铁的化学分析方法E384 材料显微硬度试验方法E407 金属和合金显微腐蚀操作方法E415 碳钢和低合金钢光谱真空分析方法E1951 光学显微镜的操作3术语3.1定义3.1.1试验方法中使用术语的定义见E7和E44。
3.2本标准中专用术语的定义3.2.1平均脱碳层深度——五次或更多次测量的总脱碳层深度的平均值。
3.2.2平均自由铁素体深度——五次或更多次测量的全脱碳层深度的平均值。
钢的脱碳层深度测定
钢的脱碳层深度测定术语浅解：脱碳：钢表层上碳的损失。
包含部分脱碳、完全脱碳。
完全脱碳指钢样表层碳含量水平低于碳在铁素体中最大溶解度（只在铁素体中存在)。
有效脱碳层深度：从产品表面到规定的碳含量或硬度水平的点的距离，规定的碳含量或硬度水平以不因脱碳而影响使用性能为准（如产品标准中规定的碳含量最小值）。
总脱碳层深度：从产品表面到碳含量等于基体碳含量的那一点距离，等于部分脱碳层和完全脱碳层之和。
铁素体脱碳层深度：表面完全脱碳层的深度。
（由显微组织检验确定）测定方法：---通常采用金相法、硬度法、化学法或光谱分析法。
下面简单说下金相法和硬度法。
试样在供货状态下检验，不需要进一步热处理。
如经有关各方商定，则要从多方面注意防止碳的分布状态和质量分数的变化。
如：采用小试样、短的奥氏体化时间，中性的保护气氛。
一、金相法：---此方法是在光学显微镜下观察试样从表面到基体随着碳含量的变化而产生的组织变化。
---此方法适用于具有退火或正火（铁素体-珠光体）组织的钢种，也可有条件的用于那些硬化、回火、轧制或锻造状态的产品。
试样的选取和制备：---选取的试样检验面应垂直于产品纵轴，如产品无纵轴，试样检验面的选取应由有关各方商定。
小试样(如公称直径不大于25mm的圆钢或边长不大于20mm的方钢)要检测整个周边。
对大试样（如公称直径大于25mm的圆钢或边长大于20mm的方钢），为保证取样的代表性，可截取试样同一截面的一个或几个部位，只要保证总检测周长不小于35mm即可。
但不要选取多边形产品的棱角处或脱碳极深的点。
---试样一般按金相法进行研磨抛光，但试样边缘不允许有倒圆、卷边，为此试样可以镶嵌或加持固定。
可参考《金相试样磨抛方法》。
通常用1.5%-4%的硝酸酒精溶液或2%-5%的苦味酸酒精溶液浸蚀可显示钢的组织。
总脱碳层的测定：---一般来说，观测到的组织差别，在亚共析钢中是以铁素体与其他组织组成物的相对量的变化来区别的；在共析钢中是以碳化物含量相对基体的变化来区分的。
钢的脱碳反应及脱碳(知识简介)
管件知识（3）钢的脱碳反应钢的脱碳反应——钢液内碳氧化而被除去的反应。
碳对钢的力学性能影响很大，是钢中最重要的合金元素。
除了极少数钢种外，绝大多数钢中含碳量都在1％以下；而生铁含碳一般在3～4.5％范围，因此，脱碳就成为炼钢过程中最重要的反应之一。
脱碳反应产物一氧化碳（在钢液含碳很低时，产物中有少量二氧化碳）气泡穿过钢液排出，强烈搅动熔池,这种现象被称为“沸腾”。
沸腾时,气泡中氢、氮等气体的分压极低，使钢液中溶解的氢、氮等有害杂质向气泡中转移，钢中的非金属夹杂物也随着气泡上升而被除去。
沸腾不仅使钢液温度和化学成分均匀，还增加气相-熔渣-钢液的接触面，加快各种反应的速度。
脱碳引起的沸腾是保证钢质量的一个重要措施，所以一般电炉和平炉炼钢过程中总要有一定的去碳量。
脱碳反应从来就受到冶金工作者的特别重视。
早在1931年，瓦舍(H.C.Vacher)和哈密顿（E.H.Hamilton）开始在实验室条件下测出了1580℃铁液中的碳氧平衡浓度积为0.0025；以后,许多知名的冶金学者如奇普曼(J.Chipman)、申克(H.Schenck)等都研究过脱碳反应。
脱碳反应热力学炼钢脱碳过程中，氧传输到钢液有两种途径：①氧气直接和钢液接触，如转炉炼钢时向熔池吹氧脱碳，其反应是：2C+O2→2CO；[C]代表溶于钢中的碳。
②氧经过炉渣传送到钢液,如平炉和电炉炼钢时，氧化期的脱碳，其反应是：(FeO) 代表渣中的氧化亚铁。
两者都包括钢液中的碳氧反应：。
这是个弱放热反应，其平衡常数K随温度升高而稍有减小。
在炼钢温度下,K 为400～500。
当CO的分压为1大气压时，钢液中碳和氧的平衡浓度积为：m＝[％C]·[％O]＝0.002～0.0025在炼钢过程前期,炉内温度较低,钢中的硅、锰等元素大量氧化,碳也可能部分氧化,它们都在争夺钢中的氧。
以后,钢中硅、锰含量减少，炉温升高，一直到脱氧前,钢液中的碳氧反应即成为控制钢中氧含量的主要反应。
轴承钢的质量要求及其缺陷
1.对轴承钢的质量要求滚动轴承要在拉伸、压缩、弯形、剪切、交变等复杂应力状态和高应力值之下，高速、长时间地工作。
因此在生产过程中，轴承钢质量控制检验项目多，控制范围又窄，生产工艺严格、复杂，要求有一定的工装设备、检验手段和一定水平的技术人员及技术。
为了保证轴承具有良好的性能和高的寿命，对轴承钢的质量要求如下：1)化学成分：化学成分是轴承钢的最本质的因素。
钢的物理、化学、机械性能和金相组织都是由化学成分决定的，改变了化学成分，就改变了钢的基本性质。
因此，轴承钢的化学成分必须符合标准规定的允许范围。
2)内部质量：可分为宏观质量和微观质量。
宏观质量：要求轴承钢材内部不允许有白点、缩孔、夹渣、民种金属、裂纹、过烧、皮下气泡等缺陷。
要求轴承钢材的内部偏析、疏松控制在一定范围内。
总之，轴承钢材的内部要致密，不允许有肉眼可见的缺陷割裂钢材的基体。
微观质量：要求轴承钢材内部组织要均匀，纯净度要高。
轴承钢材的内部组织是指碳化物带状、碳化物网状、碳化物液析及退火组织。
碳化物是轴承钢的主要成分之一，是客观存在的，如何使碳化物分布得均匀、分散、细小，是提高轴承钢质量的重要课题之一。
近年来轴承钢主要生产厂家采用了高温扩散处理，控制轧制新工艺和连续退火炉设备等。
即使这样，碳化物的分布仍不能达到理想的程度。
因此，在标准中，规定了它们的允许范围和控制级别。
轴承钢材的纯净度是指非金属夹杂物对钢的沾污程度。
非金属夹杂物是轴承钢基体的民种物质，破坏了基体的连续性，是造成轴承早期疲劳、剥落的主要原因之一。
因此，要求轴承钢中非金属夹杂量越少越好。
为了限制、控制非金属夹杂物在钢中的存在，在相关标准中，对它们进行了严格的级别控制。
生产厂家除了采用电炉冶炼加电渣重熔外，还采用了电炉冶炼加炉外精炼、真空脱氧、吹氩处理、炉外喷粉处理等工艺，力图使钢中氧含量降低到20ppm以下。
3)表面质量：轴承零件的成型方法，目前有锻造、车削和冷冲等。
根据不同成型方法对钢材表面质量有不同程度的要求。
金相小课堂之脱碳篇
金相小课堂之脱碳篇金相检测是通过观察材料微观结构、内部组织，进而通过组织结构或者缺陷来判断材料的性能，可以说金相是热处理的眼睛。
所以能够对金相有一定了解能够帮助我们更好的解决我们实际生产中的问题，让理论和时间更好地融合在一起，对于生产实践有着重要的指导作用。
1、脱碳层形成原因分析脱碳现象是指钢材料在进行加热时表面的碳元素含量出现降低的现象。
脱碳的实质就是钢材料中C元素在高温作用下与H元素或O元素发生反应生成CH4或CO。
在脱碳过程中包括O元素向钢材料内部的扩散以及C元素向钢材料外面的扩散，因此只有在脱碳速率大于氧化速率时才能形成脱碳层。
当钢材料的氧化速率较大时，会发生不明显的脱碳现象，脱碳层产生后将会被氧化形成氧化皮，但在氧化作用相对较弱的氛围中，能够形成较为明显的深层脱碳层。
脱碳是钢表层上碳的缺失，一般分为两种类型：①部分脱碳（更正：此配图为渗碳照片非脱碳金相组织）②完全脱碳（钢样表层碳含量水平低于碳在铁素体中最大溶解度）（注：完全脱碳层只有铁素体组织存在。
）对于绝大多数钢材料而言，脱碳现象会导致钢材料的性能变差，故将脱碳层看作钢材料的一种缺陷，尤其是对于某些特种钢(如工具钢、轴承钢、高速钢等)而言，脱碳层更是严重地影响其性能。
钢材料表层中的C元素被氧化后将会形成脱碳层，体现在化学成分上脱碳层的碳元素含量比正常组织较低，体现在金相组织上脱碳层中的渗碳体(Fe3C)的数量比正常组织中少，体现在力学性能上脱碳层的强度和硬度比正常组织低。
2、脱碳金相实例分析2.1脱碳金相图（图中箭头方向表示脱碳层）GCr15表面脱碳的金相图碳素钢表面脱碳（100X）60Si2MnA弹簧钢表面脱碳20MnTiB调质钢表面脱碳2.2脱碳层的测定测定方法的选择及其准确度取决于产品的脱碳程度、显微组织、含碳量以及部件的形状。
一般采用金相法、硬度法、化学或者光谱分析法测定碳含量的方法测定。
具体详情大家可以参照：GBT224-2008钢的脱碳层深度测定法标准。
轴承零件热处理的常见缺陷
成表面脱碳。
表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。
表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。
以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。
6.软点由于加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。
它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。
若本文对您有所帮助，同时为了让更多人能看到此文章，请多宣传一下本站，支持本站发展；多谢！目录一、滚动轴承材料 (1)1.1滚动轴承用钢的基本性能要求 (1)1.2 轴承用钢冶金质量的基本要求 (3)1.3 滚动轴承常用材料 (4)1.4 轴承用钢的发展 (12)二、轴承热处理 (15)2.1 轴承热处理新技术 (15)2.2 产品设计时应考虑的几个问题 (16)PDF created with pdfFactory Pro trial version 1一、滚动轴承材料1.1滚动轴承用钢的基本性能要求滚动轴承零件在实际使用过程中，往往要在拉伸、压缩、弯曲、剪切、交变等复杂应力状态和高应力值条件下，高速长时间工作。
选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响。
而选择材料的基本方法是根据轴承的破坏（失效）形式来决定的。
一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承的精度丧失，此外，还有裂纹、压坑、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。
因此，总体而言，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度，高的尺寸精度，良好的尺寸稳定性，以及长的接触疲劳寿命。
而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。
因而要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后具备以下的性能。
1.1.1高的接触疲劳性能滚动轴承运转时，滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动时，其接触部分承受周期性交变负荷，多者每分钟达数万次或数十万次。
在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落。
浅析轴承钢棒材穿水后的脱碳层检验
南钢 科技 与管 理
２１ ０２年第 ４期
浅析 轴 承钢 棒 材 穿水 后 的脱 碳 层检 验
陈晓 泉 （ 术质 量 部 ） 技
摘 要 ： 南钢生产的轴承铜棒材均采用了轧后穿水快冷工艺， 主要 目的是消除铜中的网状碳化物和细化珠光
体有利 于球化退 火。轴承铜棒材 穿水后 ， 表层 组织易形成较模 糊难 于分辨脱碳层 的淬硬层 组织 ， 这种 工艺及组
度可达 ０４ ｍ， ．０ｍ 与穿 水前 的 １ 试 样差 别很 大 。因 ＃ 此， 金相 组织观 察无 法确 定该 种工 艺 条件 下轴 承钢
棒 材的脱碳层深度 。
轴承钢 。③金相法 ： 是使用最 广泛 的一种方 法 ， 在光
学显微镜下观察试样从表 面到基体 随着 碳含 量 的变
化而产生的组 织变 化 ， 方法 适用 于具 有 退火 和 正 该 火（ 铁素体 ＋珠光体 ） 织 的钢 种 ， 可有 条件 用 于 组 也 那些硬化 、 回火 、 轧制或锻造状 态 的产 品。金相 法 中
面硬度 和强度有很 大影 响 ， 造成淬火 软点 ， 会 使用 时 易发 生接触疲 劳损坏 。南钢 的轴 承钢棒材 热轧 时采
２１ ０ ２年第 ４期
南钢 科 技与 管理
ｌ ３
铸一 步进炉加热一 除鳞一 粗轧一 ｌ 飞剪一 中轧一２ 群 ＃
碳层 ， 应与周 围其 它组织有 明显变化 ， 可用 金相 法 故
明确提及 ， 对脱 碳层 的检 验增加 了难 度。因此 有必
要对该 工艺条件 下脱碳 层判 定方 法进行 研究 ， 到 得 准确的脱碳层 的检验结果 。
１ 试 验样 品与试 验 方法 １ １ 试 验样 品 ．
试 样取 自大 生 产 的轴 承 钢 棒 材 ， 产 工 艺 为 生 １０ｔＨ 电弧炉一 １０ｔＦ精炼炉一 Ｖ ０ Ｐ Ｕ ｏ Ｌ Ｄ真空 炉一连
金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度不确定度评定方法.
金相显微镜检测高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量不确定度评定方法1 被测对象直径为φ32的GCr15样品。
使用Axiovert 40 MAT型金相显微镜，放大倍率的不准确性为±1%。
2 引用文献JJF 1059—1999 测量不确定度评定与表示JJG 012—1996 金相显微镜检定规程GB/T224—2008 钢的脱碳层深度测定法3 环境条件显微镜在下列条件下检定并正常工作：1）室温15℃～30℃；2）环境清洁，无震动；周围无腐蚀性气体；3）安装在稳固的基础上，并调至水平。
4 测量基准采用直径为φ38的GCr15样品。
5 测量过程根据高碳铬轴承钢标准GB/T18254-2002，脱碳层深度按GB/T224-2008《钢的脱碳层深度测定法》标准检验。
将样品置于显微镜下，在100×的镜头下观察，选出具有代表性的5个区域，每个区域进行5次测量，共得25个数据。
按同样的方法，进行5人次测量。
测量时，首先将测量位置清晰聚焦，然后从标尺上读取数据。
6 评定结果的使用在室温条件下高碳铬轴承钢总脱碳层厚度测量可使用本不确定度的评定结果。
7 数学模型Y=X式中：Y—被测试样的总脱碳层厚度读出值X—被测试样的总脱碳层厚度检测结果8 标准不确定度分量的评定8.1由样品脱碳层本身的不均匀性及测定时的重复性所引入的不确定度分量u1（x）对选定的GCr15样品进行脱碳层深度的测定，选择样品的5个区域，共进行了25次测定，数据见表1。
标准差为：1s =（1）为增加可靠性，在相同的测量条件下，另由4名本实验室人员对该样进行了测定，另4组测定结果见表2。
表2 GCr15样品脱碳层深度测定合并样本标准差为：0.0137p s mm == （2）标准差s j 的标准差ˆ()s σ为： ˆ()0.0013s mm σ== （3） ˆ()0.00484s s mm σ==估（4）因为ˆ()s σ<ˆ()s σ估,表示测量稳定，可直接使用s p 。
GCr15钢轴承套圈球化退火表层脱碳分析
GCr15钢轴承套圈球化退火表层脱碳分析胡伟勇;王峰;项文建;饶竹贵;黄涛;梁小燕【摘要】对GCr15钢轴承套圈的脱碳组织形貌进行了讨论,分析了全脱碳与局部脱碳的形成机理.结果表明:球化退火时炉气碳势偏低是造成 GCr15钢轴承套圈表层脱碳的主要原因,选择性结晶是局部片层状珠光体形成的原因之一.%The microstructure morphology of decarburization of GCr15 steel bearing ring was discussed,and the mechanism of full decarburization and local decarburization was analyzed.The results show that the basic reason for the formation of surface decarburization of GCr1 5 steel bearing ring is the lower furnace carbon potential during spheroidizing annealing.One of the reason of local formation of lamellar pearlite is selective crystallization.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)004【总页数】4页(P269-271,275)【关键词】GCr15钢;轴承套圈;球化退火;表层脱碳;炉气碳势;选择性结晶【作者】胡伟勇;王峰;项文建;饶竹贵;黄涛;梁小燕【作者单位】浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500【正文语种】中文【中图分类】TG156.26轴承套圈表层脱碳是滚动轴承早期失效的重要原因之一[1]，GCr15钢轴承套圈球化退火过程中的表层脱碳包括全脱碳和部分脱碳，生成铁素体、片状珠光体组织，造成轴承套圈淬火后表面硬度不足或形成淬火软点[2-3]，降低轴承套圈的耐磨性和接触疲劳强度，导致其发生早期失效。
轴承钢脱碳层的标准
轴承钢脱碳层的标准1. 脱碳层深度钢的脱碳层深度是指钢经过脱碳处理后，表面至中心部位碳含量的变化程度。
在理想情况下，脱碳层深度应该与原始碳含量有关，但实际上，处理条件、热处理时间和温度等因素也会影响脱碳层深度。
一般来说，脱碳层深度不应超过原始碳含量的50%，且不应小于10%。
2. 脱碳层形状钢的脱碳层形状通常呈现出由表及里的梯度变化。
在表面，碳含量迅速降低，形成一层薄的脱碳层，而在内部，脱碳层逐渐变厚，但碳含量逐渐回升。
这种形状有助于提高钢的韧性和耐腐蚀性。
3. 表面粗糙度钢的表面粗糙度是衡量其表面质量的重要指标。
在脱碳处理过程中，由于碳含量的变化，表面粗糙度也会受到影响。
一般来说，脱碳处理后的表面粗糙度应不大于原始表面的50%，且不应出现明显的凹凸不平现象。
4. 氧化物钢在脱碳处理过程中，可能会产生氧化物。
这些氧化物不仅会降低钢的耐腐蚀性，还会影响其物理和机械性能。
因此，应尽量避免氧化物的产生。
一般来说，脱碳处理后的氧化物含量不应超过原始含量的20%。
5. 金属组织钢的金属组织是指其内部晶格结构的变化。
在脱碳处理过程中，由于碳含量的变化，金属组织也会受到影响。
一般来说，脱碳处理后的金属组织应呈现出细小、均匀的特点，有助于提高钢的物理和机械性能。
6. 硬度钢的硬度是衡量其力学性能的重要指标。
在脱碳处理过程中，由于碳含量的变化，硬度也会受到影响。
一般来说，脱碳处理后的硬度应略高于原始硬度，但不应出现明显的各向异性。
7. 韧性钢的韧性是指其承受冲击载荷的能力。
在脱碳处理过程中，由于碳含量的变化，韧性也会受到影响。
一般来说，脱碳处理后的韧性应不低于原始韧性的80%，且不应出现明显的脆性转变。
8. 耐腐蚀性钢的耐腐蚀性是指其在特定环境中的抗腐蚀能力。
在脱碳处理过程中，由于碳含量的变化，耐腐蚀性也会受到影响。
一般来说，脱碳处理后的耐腐蚀性应不低于原始耐腐蚀性的80%，且不应出现明显的锈蚀现象。
电渣轴承钢球化退火过程中脱碳超标产生原因及改进措施
电渣轴承钢球化退火过程中脱碳超标产生原因及改进措施摘要本文依据钢材热处理时产生氧化和脱碳的基本原理，结合XX公司现有罩式退火炉对轴承钢进行冷拔坯料球化退火的特点，对轴承钢（GCr15）冷拔材产生脱碳超标原因进行了分析，并制定了能够满足产品标准要求的改进措施。
关键词电渣轴承；钢球化退火；脱碳超标；对策；分析0引言电渣轴承钢是用于制造滚动轴承（滚珠）的主要钢材，XX公司有三十余年生产轴承钢的历史，是国内轴承钢主要生产基地之一，本公司所采用电炉+LF炉外精炼+VD真空脱气+ESR电渣重溶双联工艺生产的铁路货车用滚动轴承用钢和高精度冷拔四、六级品，一直处于国内领先水平，它是铁道部指定的四家铁路货车轴承用钢定点生产厂家之一，电渣轴承钢的销售量占全国铁路货车轴承用钢约占50%。
然而，因轴承钢脱碳超标必须采用车削工艺生产从而影响了成材率及生产成本，另一方面轴承钢冷拔材脱碳用户复检合格率低。
因此，用户提出了脱碳超标异议，用户要求退货及索赔，这方面严重影响了公司产品的信誉和经济效益的提升，本文依据钢材热处理产生脱碳的基本原理，并根据XX公司生产实际情况验证，从中找到了电渣轴承钢球化退火产生脱碳的原因，并依此制定出了行之有效的改进措施。
脱碳会降低钢材的淬火硬度和耐磨性，所以对于高硬度状态使用的轴承钢是非常有害的缺陷，同时，脱碳后任何热处理状态的钢材的疲劳强度都会降低，所以，受循环载荷的铁路货车用轴承钢（滚珠）必须防止脱碳。
1原因分析1.1脱碳的产生原因二氧化碳和水蒸汽对钢是氧化性的，所以钢在含有气体的气氛中加热，会按下式发生反应而生成氧化皮：这些气体还会与钢中的碳按下式反应而引起脱碳：1.2表面脱碳超标产生原因从钢的脱碳环节来看，主要包含两个过程，第一个是钢表面碳原子被氧化的过程；第二个过程中钢表面碳原子的浓度不断降低，根据化学质量平衡的原理，位于中心部位的碳原子将不断向两边扩散，所以导致碳脱层也在不断增加，消耗的时间越长，脱碳越明显。
轴承钢退火件贫碳-概述说明以及解释
轴承钢退火件贫碳-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述轴承钢退火件是指在轴承生产过程中经过退火处理的钢件。
退火是一种重要的热处理工艺，通过加热和冷却过程，改变轴承钢的晶体结构和性能，使其具备更好的机械性能和耐磨性。
然而，在某些情况下，轴承钢退火件可能存在贫碳问题，即碳含量较低。
此类问题的发生可能会对轴承钢的性能和质量产生负面影响。
因此，了解贫碳问题的原因和影响，并采取相应的解决方法和措施对于保证轴承钢的质量和稳定性至关重要。
本文将通过论述轴承钢退火件贫碳的定义和特点，分析贫碳问题的可能原因和其对轴承钢性能的影响。
在结论部分，将总结轴承钢退火件贫碳问题的重要性，并探讨可能的解决方法和措施，以期提高轴承钢的品质和性能。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下：文章结构本文按照以下结构进行展开：引言、正文和结论。
引言部分主要概述了轴承钢退火件贫碳的问题，并介绍了文章的结构和目的。
正文部分将详细阐述轴承钢退火件的定义和特点，以及贫碳在轴承钢退火件中的形成原因和对性能的影响。
结论部分将对轴承钢退火件贫碳的问题进行总结，并提出可能的解决方法和措施，为读者提供参考和启示。
通过以上的结构安排，本文将全面而系统地介绍轴承钢退火件贫碳的问题，并提供解决方案，希望能为相关领域的研究和实践提供有益的指导和借鉴。
1.3 目的本文的目的是分析和探讨轴承钢退火件贫碳的问题，以便深入了解该现象对轴承钢性能的影响。
通过对贫碳问题的原因进行剖析，并进一步研究贫碳对轴承钢材料性能的影响机理，可以为轴承钢退火工艺的改进提供依据和建议。
具体来说，本文的目的有以下几个方面：1. 研究轴承钢退火件贫碳的原因：通过调查和分析贫碳问题的产生原因，探讨可能的影响因素，例如退火温度、退火时间和退火环境等，以深入了解贫碳的形成机制。
2. 探讨轴承钢退火件贫碳对材料性能的影响：贫碳对轴承钢材料的力学性能、物理性能和化学性能都有一定的影响。
我们将通过实验和测试，研究贫碳对轴承钢的硬度、延展性、强度等性能指标的影响，并进一步探讨其对轴承使用寿命和可靠性的影响。
轴承钢材脱碳层的测量方法
轴承钢材脱碳层的测量方法
史哲;邢维刚;林国用
【期刊名称】《黑龙江冶金》
【年(卷),期】1994(000)002
【摘要】分析了轴承钢材在热轧和退火过程中,产生脱碳的主要原因;在退火状态下,由于钢材表面挤压区域不接触或少接触炉气,是产生脱碳的主要部位;试验表明,采用900℃×15min退火炉冷的工艺,是测量热轧材脱碳层有效而实用的方法。
【总页数】3页(P7-9)
【作者】史哲;邢维刚;林国用
【作者单位】北满特殊钢股份有限公司;北满特殊钢股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG806
【相关文献】
1.防氧化涂料降低轴承钢脱碳层深度的工艺探索 [J], 王旭冀;彭超;朱建成;刘庆
2.降低轮毂轴承钢脱碳层深度的工艺实践 [J], 李双居;杨晓彩
3.脱碳层深度测量方法比较 [J], 王艳阳;陈斌;后宗保;王怀伟;程亚南;付声丽
4.GCr15钢轴承套圈表面脱碳层形成机理 [J], 胡伟勇;王峰;黄涛;薛晶;梁小燕;郦剑
5.轴承钢球化退火过程不同保温时间对脱碳层厚度的影响规律 [J], 蒋国强;莫杰辉;孙应军;苏福永
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（一）脱碳过程
脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。
脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。
其化学方程式如下；
2Fe3C+O2＝6Fe+2CO
Fe3C+2H2＝3Fe+CH4
Fe3C+H2O＝3Fe+CO+H2
Fe3C+CO2＝3Fe+2CO
这些反应是可逆的，即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳，而甲烷和一氧化碳则使钢增
碳。
脱碳是扩散作用的结果，脱碳时一方面是氧向钢内扩散；另一方面钢中的碳向外扩散。
从最后的结果看，脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能形成。
当氧化速度很大时，可以不发生明显的脱碳现象，即脱碳层产生后铁即被氧化而成氧化铁皮。
因此，在氧化作用相对较弱的气氛中，可以形成较深的脱碳层。
变压器硅钢片要求合碳量尽量低，除在冶炼上应加以控制外，在锻轧加热时还应利用脱碳现象，使碳含量进一步下降，从而获得容易磁化的性能。
但对大多数钢来说，脱碳会使其性能变坏，故均视为缺陷。
特别是高碳工具钢、轴承钢
、高速钢及弹簧钢，脱碳更是一种严重的缺陷。
脱碳层的组织特征：脱碳层由于碳被氧化，反映在化学成分上其含碳量较正常组
织低；反映在金相组织上其渗碳体（Fe3C）的数量较正常组织少；反映在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。
钢的脱碳层包括全脱碳层和部分脱碳层（过渡层）两部分。
部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量正常的组织处。
在脱碳不严重的情况下，有时仅看到部分脱碳层而没有全脱碳层。
关于脱碳层深度可根据脱碳成分、组织及性能的变化，采用多种方法测定。
例如逐层取样化学分析钢的含碳量，观察钢的表面到心部的金相组织变化，测定钢的表层到心部的显微硬度变化等等。
实际生产中以金相法测定钢的脱碳层最为普
遍。
[编辑本段]
（二）脱碳对钢性能的影响
1.对锻造和热处理等工艺性能的影响
1）2Cr13不锈钢加热温度过高，保温时间过长时，能促使高温δ铁素体在表
面过早的形成，使锻件表面的塑性大大降低，模锻时容易开裂。
2）奥氏体锰钢脱碳后，表层将得不到均匀的奥氏体组织。
这不仅使冷变形时
的强化达不到要求，而且影响耐磨性，还可能由于变形不均匀产生裂纹
3）钢的表面脱碳以后，由于表层与心部的组织不同和线膨胀系数不同，因此
淬火时所发生的不同组织转变及体积变化将引起很大的内应力，同时表层经脱碳
后强度下降，甚至在淬火过程中有时使零件表面产生裂纹。
2.对零件性能的影响
对于需要淬火的钢，脱碳使其表层的含碳量降低，淬火后不能发生马氏体转变，或转变不完全，结果得不到所要求的硬度。
轴承钢表面脱碳后会造成淬火软点，使用时易发生接触疲劳损坏；高速工具钢
表面脱碳会使红硬性下降。
由于脱碳使钢的疲劳强度降低，导致零件在使用中过早地发生疲劳损坏。
零件上不加工的部分（黑皮部分）脱碳层全部保留在零件上，这将使性能下降。
而零件的加工面上脱碳层的深度如在机械加工余量范围内，可以在加工时切削掉；但如超过加工余量范围，脱碳层将部分保留下来，使性能下降。
有时因为锻
造工艺不当，脱碳层局部堆积，机械加工时将不能完全去掉而保留在零件上，引起性能不均，严重时造成零件报废。
（三）影响钢脱碳的因素
影响钢脱碳的因素有钢料的化学成分，加热温度，保温时间和煤气成分等。
1.钢料的化学成分对脱碳的影响
钢料的化学成分对脱碳有很大影响。
钢中含碳量愈高脱碳倾向愈大W、Al、Si、
Co等元素都使钢脱碳倾向增加；而Cr、Mn等元素能阻止钢脱碳。
2.加热温度的影响
随着加热温度的提高，脱碳层的深度不断增加。
一般低于
1000℃时，钢表面的氧化皮阻碍碳的扩散，脱碳比氧化慢，但随着温度升高，一方面氧化皮形成速度增加；另一方面氧化皮下碳的扩散速度也加快，此时氧化皮失去保护能力，达到某一温度后脱碳反而比氧化快。
3.保温时间和加热次数的影响
加热时间越长，加热火次愈多，脱碳层愈深，但脱碳层并不与时间成正比增加。
例如高速钢的脱碳层在1000℃加热0.5h，深度达0.4mm；加热4h达1.0mm 加热12h后达1.2mm。
4.炉内气氛对脱碳的影响
在加热过程中，由于燃料成分，燃烧条件及温度不同，使燃烧产物中含有不同的气体，因而构成不同的炉内气氛，有氧化性的也有还原性的。
他们对钢的作用是不同的。
氧化性气氛引起钢的氧化与脱碳，其中脱碳能力最强的介质是H2O（汽），其次是CO2与O2，最后是H2；而有些气氛则使钢增碳，如CO和CH4。
炉内空
气过剩系数α大小对脱碳也有重要的影响：当α过小时、燃烧产物中出现
H2，在潮湿的氢气内的脱碳速度随着含水量的增加而增大。
因此，在煤气无氧化加热炉中加热，当炉气中含H2O较多时，也要引起脱碳；当α过大时，由于形成的氧化皮多，阻碍着碳的扩散，故可减小脱碳层的深度。
在中性介质中加热时，
可使脱碳最少。
（四）防止脱碳的对策
防止脱碳的对策主要有以下几方面：
1）工件加热时，尽可能地降低加热温度及在高温下的停留时间；合理地选择加热速度以缩短加热的总时间；
2）造成及控制适当的加热气氛，使呈现中性或采用保护性气体加热，为此可采用特殊发计的加热炉（在脱氧良好的
盐浴炉
中加热，要比普通箱式炉中加热的脱
碳倾向为小）；
3
）热压力加工过程中，如果因为一些偶然因素使生产中断，应降低炉温以待
生产恢复，如停顿时间很长，则应将坯料从炉内取出或随炉降温；
4
）进行冷变形时尽可能地减少中间退火的次数及降低中间退火的温度，或者
用软化
回火
代替高温退火。
进行中间退火或软化回火时，
加热应在保护介质中进行；
5
）高温加热时，钢的表面利用覆盖物及涂料保护以防止氧化和脱碳；
6
）正确的操作及增大工件的加工余量，以使脱碳层在加工时能完全去掉。