Après la trempe et le revenu de la martensite, la structure des pièces de roulement en acier au chrome à haute teneur en carbone doit être cryptocristalline ou finement cristalline avec une petite martensite aciculaire. En outre, elle doit présenter un carbure résiduel fin uniformément réparti et une petite quantité d'austénite résiduelle. Pour les micro-alignements, une petite quantité de troostite aciculaire ou massive est autorisée, comme le montre la figure 1. [...]
Après la trempe et le revenu de la martensite, la structure des pièces de roulement en acier au chrome à haute teneur en carbone doit être cryptocristalline ou finement cristalline avec une petite martensite aciculaire. En outre, elle doit présenter un carbure résiduel fin uniformément réparti et une petite quantité d'austénite résiduelle.
Pour les micro-arbres, une petite quantité de troostite aciculaire ou massive est autorisée, comme le montre la figure 1.
La microstructure après trempe et revenu doit être conforme à la clause 3.2.2 de la norme JB/T1255-2014, les spécifications techniques pour le traitement thermique des pièces en acier chromé à haute teneur en carbone pour roulements.
Cette structure d'acier à roulements à haute teneur en carbone et en chrome présente une bonne dureté, une bonne résistance mécanique, une bonne résistance à l'usure et une bonne résistance à la fatigue.
Après le revenu, l'acier à roulements peut également acquérir d'excellentes propriétés globales, telles que l'élasticité, la ténacité et la stabilité dimensionnelle.
Au cours du traitement thermique des pièces de roulements en acier au chrome à haute teneur en carbone, divers défauts peuvent apparaître en raison de problèmes liés aux matériaux de l'acier de roulement, au processus de traitement thermique, à l'équipement de traitement et à des facteurs humains. Ces défauts peuvent inclure une surchauffe de la microstructure métallographique (martensite à grosses aiguilles), une sous-chauffe de la microstructure métallographique (troostite dépassant la norme), des carbures à gros grains, des carbures en réseau importants et d'autres défauts de la microstructure.
Certains de ces défauts de microstructure métallographique peuvent directement entraîner la mise au rebut du produit, comme la microstructure métallographique surchauffée (martensite à grosses aiguilles). Cependant, d'autres défauts peuvent ne pas entraîner la mise au rebut du produit, mais ils peuvent néanmoins avoir un impact négatif sur la durée de vie du produit.
Par exemple, une microstructure métallographique sous-chauffée (troostite dépassant la norme) peut affecter la durée de vie du roulement, entraînant une rupture prématurée de la bague du roulement et ayant un impact significatif sur la qualité du produit.
Les figures 2 et 3 décrivent la microstructure métallographique résultant de la trempe à une température de surchauffe, qui présente de gros grains aciculaires, de l'aluminium et de l'acier. martensite avec des caractéristiques structurelles distinctes. Ce type de structure est connu pour diminuer la ténacité et la résistance aux chocs du roulement, ce qui entraîne une réduction de la durée de vie et même des fissures de trempe en cas de surchauffe importante.
Ce problème est principalement dû à une température de chauffage de trempe trop élevée ou à un temps de maintien prolongé à la limite supérieure de la température de chauffage de trempe, ce qui entraîne une dissolution excessive des carbures secondaires. Les austénite a également la possibilité de croître, ce qui affaiblit l'effet d'entrave à la croissance de la martensite et augmente la possibilité d'une croissance plus importante de la martensite.
Lorsqu'elle est observée au microscope métallographique 500x (ou 1000x), la microstructure métallographique surchauffée est évidente sous la forme d'une martensite à aiguilles grossières.
Une autre cause possible est la présence de carbures en bandes importantes dans la matière première ou une distribution inégale de la taille des carbures dans la structure recuite, ce qui entraîne une perlite à flocons fins dans la structure recuite.
Même lors d'une trempe normale, de la martensite aciculaire grossière peut se former dans des zones où les carbures ou les particules fines sont peu répandus, avec peu d'obstacles à la croissance de la martensite.
Surface décarburation ne produit que peu ou pas de carbures et n'a donc qu'un effet minime sur la croissance de la martensite.
Si les conditions de refroidissement sont optimales, la martensite a encore une chance de se développer et de former une martensite aciculaire grossière.
Il est important de choisir une température de trempe et un temps de chauffage appropriés. Ces paramètres doivent être sélectionnés conformément aux normes du matériau, et il est nécessaire de contrôler strictement la formation de bandes de carbure.
Améliorer la qualité des recuitIl est donc essentiel de surveiller étroitement la température du four pendant la production. En cas de panne d'électricité ou d'équipement, des mesures rapides et efficaces doivent être prises pour éviter tout impact négatif sur le processus.
La troostite est une structure qui se forme en raison d'un refroidissement insuffisant ou d'un mauvais refroidissement au cours du processus de refroidissement. Elle est le résultat de la transformation de la perlite en austénite.
La troostite possède une structure perlite exceptionnellement fine. Dans l'acier pour roulements, la troostite peut être classée selon sa morphologie métallographique en quatre types : troostite massive (voir Fig. 4), troostite aciculaire (voir Fig. 5), combinaison de structures aciculaires et massives (voir Fig. 6), et troostite rubanée (voir Fig. 7).
La structure troostite peut être trouvée dans l'acier trempé pour roulements, et elle peut conduire à une diminution à la fois de la résistance à la traction et de la résistance à l'usure. dureté et résistance de l'acier. Cette structure est également défavorable à la résistance à l'usure et à la fatigue, et elle réduit considérablement la résistance à la rouille de l'acier des roulements.
Bien que la dureté de la pièce se situe dans la plage qualifiée, la présence d'une petite quantité de troostite aciculaire et massive répond aux exigences de microstructure métallographique spécifiées dans la norme JB/T1255-2014 Conditions techniques pour le traitement thermique des pièces en acier chromé à haute teneur en carbone pour roulements.
Cependant, la présence de troostite massive et réticulaire dépasse les dispositions de la norme, ce qui en fait une structure non qualifiée. Cela peut entraîner une baisse de la dureté de la pièce et faciliter l'identification des zones molles après le décapage.
Une troostite massive se forme en cas de chauffage inadéquat (température trop basse ou temps de maintien trop court). Il en résulte une concentration d'alliage austénitique inégale et une faible trempabilité dans certaines zones de l'acier, ce qui conduit à la transformation en perlite pendant le refroidissement normal.
La troostite aciculaire se forme en raison d'un mauvais refroidissement, où les milieu de trempe n'est pas en mesure de refroidir l'acier à une vitesse suffisante. Même avec un chauffage normal, certaines zones de l'acier peuvent ne pas atteindre le niveau de température requis. vitesse de refroidissement critique nécessaire pour un durcissement adéquat.
La troostite zonale se forme lorsque des carbures présents dans la matière première de l'acier pour roulements sont répartis en forme de bande dans des zones à faible concentration de carbone.
Si de la troostite apparaît au cours de la production, sa microstructure métallographique doit être inspectée et les causes analysées afin de prendre les mesures appropriées.
Si la troostite se présente sous une forme massive, la température de chauffage de la trempe doit être augmentée de manière appropriée et le temps de maintien prolongé.
Si la troostite se présente sous une forme aciculaire, la vitesse de refroidissement doit être augmentée.
Si la température de chauffage, la conservation de la chaleur et le refroidissement se situent dans la fourchette normale, mais que la troostite persiste, il est nécessaire de vérifier s'il y a des problèmes de matières premières, de contrôle de la température, de dysfonctionnement de l'équipement et d'autres causes potentielles. Il est important d'identifier la cause en temps utile et de prendre les mesures nécessaires.
La figure 8 illustre la formation importante de carbure en réseau résultant d'une corrosion profonde à l'aide d'une solution d'acide nitrique et d'alcool 4%.
Ce défaut structurel n'apparaît pas au cours du processus de trempe, mais résulte plutôt d'un laminage, d'un forgeage ou d'une trempe inadéquats. recuit. Elle ne peut être détectée que par une inspection après trempe.
La présence de carbures réticulés dans l'acier augmente l'inhomogénéité de sa composition chimique. Cela peut entraîner des contraintes structurelles importantes lors du traitement thermique et de la trempe, qui peuvent à leur tour provoquer des déformations et des fissures sur les pièces.
Les carbures réticulés affaiblissent la relation entre les grains de la matrice et réduisent la résistance à la corrosion. propriétés mécaniques de l'acier. En particulier, ils peuvent réduire considérablement les propriétés d'impact de l'acier. En outre, à mesure que la teneur en carbures réticulés augmente, les propriétés d'impact de l'acier continuent de diminuer.
Les carbures de réseau ont également un effet significatif sur la résistance à la flexion et à la traction de l'acier. En outre, le contact résistance à la fatigue de l'acier diminue avec l'augmentation du niveau de carbures réticulés. En fait, la résistance à la fatigue de contact des échantillons longitudinaux avec des carbures réticulés grossiers diminue d'environ 30%.
Chaque augmentation de la teneur en carbure réticulé réduit la durée de vie des pièces d'environ un tiers. Les carbures réticulés sévères ne peuvent pas être éliminés dans les processus de recuit de sphéroïdisation ultérieurs, et la structure des carbures ne peut être éliminée ou améliorée que par un procédé de recuit de sphéroïdisation. processus de normalisation.
Dans les cas où le carbure réticulé est léger, une partie du réseau peut être cassée et sphéroïdisée pendant le recuit de sphéroïdisation. Toutefois, si les particules de carbure sont plus grosses, les particules de carbure dans la structure recuite sphéroïdisée peuvent ne pas être uniformes.
Un contrôle strict doit être mis en œuvre sur les carbures réticulés présents dans les matières premières de l'acier pour roulements. La teneur en carbures réticulés ne doit pas dépasser la limite spécifiée dans la norme GB/T18254-2016 pour l'acier à roulements à haute teneur en carbone et en chrome.
Pendant le processus de forgeage des roulements, il est important de réguler la vitesse de refroidissement pour éviter la formation de carbures réticulés résultant d'une vitesse de refroidissement trop lente.
Si nécessaire, le refroidissement à l'air peut être utilisé pour accélérer la vitesse de refroidissement des pièces forgées et empêcher l'apparition de carbures réticulés.
Une analyse approfondie des causes des défauts primaires dans la microstructure des pièces en acier chromé à haute teneur en carbone après la trempe a été menée, et des mesures préventives et correctives ont été proposées pour améliorer la qualité de la trempe des pièces en acier chromé à haute teneur en carbone.
Compte tenu de la complexité des pratiques de production, il est essentiel de procéder à une analyse spécifique des différentes situations pour assurer la qualité de la trempe des pièces de roulements en acier au chrome à haute teneur en carbone et garantir la fiabilité de la qualité interne des produits de roulements.
En tant que fondateur de MachineMFG, j'ai consacré plus d'une décennie de ma carrière à l'industrie métallurgique. Ma vaste expérience m'a permis de devenir un expert dans les domaines de la fabrication de tôles, de l'usinage, de l'ingénierie mécanique et des machines-outils pour les métaux. Je suis constamment en train de réfléchir, de lire et d'écrire sur ces sujets, m'efforçant constamment de rester à la pointe de mon domaine. Laissez mes connaissances et mon expertise être un atout pour votre entreprise.
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