Способ определения температуры нагрева при разрушении подшипников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5114 С 21 0 1 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕ ТЕЛЬСТ А ВТОРСНОМУ нии условий н темпея подшипников. Цельсширение технологинии при определературы разрушениизобретения - раческих возможностей ем использоваиост т в рити алеи нна" еряперУо ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕВА ПРИ РАЗРУШЕНИИ ПОДШИПНИКОВ (57) Изобретение относится к контролю термической обработки стали и может быть использовано в машинострое 80144093 ния более мелких и криволинеиныхтей разрушенного подшипника. Суизобретения заключается в том,для определения температуры нагпри разрушении подшипников в заческой области (выше Ас ) иэ деисследуемого подшипника иэготавлют металлографические шлифы, избют межпластинчатое расстояние влитных колониях 1 О, а температурнагрева определяют по выражениюИзобретение относится к контролютермической обработки стали и можетбыть использовано в машиностроениипри определении условий и температуры 5разрушения подшипников.Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем использования более мелкйх и криволиней.ных частей разрушенного подшипника, 10Сущность изобретения заключаетсяв том, что для определения температуры нагрева подшипников в закритическойобласти (выше А ) из деталей исследуемого подшипника изготавливают металлографические шлифы (образцы), измеряют параметр структуры, а именномежпластинчатое расстояние - средняясумма толщин ферритной и цементитнойпластин (1) - в перлитных колониях, 20по которым судят о температуре нагреваподшипника в процессе его разрушения.При этом, температуру нагрева при разорушении определяют по выражению=К 1+Ао, где К=4,510 град/мкм - 25коэффициент пропорциональности.Так как наиболее широко применяемой для изготовления подшипниковявляется сталь типа ШХ, то предлагаемый способ определения температуры ЗОразработан применительно к этому типу стали,Выбор именно этого параметра (1межпластинчатого расстояния в перлине) обусловлен следующим. С повышением температуры нагрева стали вышекритической температуры А происходит увеличение размера образовавшегося аустенитного зерна, что связанос тенденцией к уменьшению поверхност- Оной энергии на границах зерен. Высокие скорости нагрева и малые выдержки при конечных температурах нагрева(не превышают 50-60 с) при разрушенииподшипников способствуют образованиюзерен аустенита, обладающих низкойгомогенностью по всему объему зерен,и, следовательно, неравновеснойструктуры. Это, в свою очередь,обеспечивает значительное количестводополнительных центров зарожденияновых фаз при протекании флуктуационных процессов при последующем охлаждении. И чем ниже температура нагрева в аустенитной области, тем мельче55зерно аустенита и менее гомогенизиро.ванной оказывается аустенитная фазаи, следовательно, больше центрсв зарождения ферритно-цементитной смеси при охлаждении в перлитной области. И поэтому при малых скоростях охлаждения, в результате которых образуют ся продукты распада аустенита в перлитной области, формируется перлит с межпластинчатым расстоянием (1 О), зависящим в основном от температуры нагрева, а значит и от величины зерна исходного аустенита.П р и м е р. Для проверки и подтверждения изложенных теоретических положений предложенного способа использовалась сталь ИХ 15, широко применяемая для изготовления подшипников, следующего состава: С - 0,98%, Сг - 1,51%.Образцы размером И 5,0 х 1 10,0 мм подвергались электронагреву со скоростью, обеспечивающей достижение температур в диапазоне 900-1200 С за 10-20 с, выдержка - 20-40 с. Охлаждение образцов производилось со скоростью, обеспечивающей распад аустенита в перлитной области (Ч - 4 град,/мин), т,е. режим термической обработки образцов имитировал температурно-временные параметры нагрева подшипников при их разрушении. Травление шлифов проводилось в 47.-ном растворе азотной кислоты в спирте. Исследование структурного состояния стали и количественный металлографический анализ проводились с помощью оптического микроскопа ИЕОРНОТи растровой электронной микроскопии.В результате проведенных оптического и электронномикроскопического анализов выявлены следующие закономерности.При нагреве до температур близких к Ас. ( - 900 для стали ИХ 15) велччина 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 0,1-0,2 мкм.Повышение температуры нагрева до 1050 С вызывает увеличение величины исходного аустенитного зерна до л 5 балла. Иежпластинчатое расстояние в перлитных колониях при этом также оказалось увеличенным - 0,3 0,5 мкм.оНагрев образцов до 1200 С и несколько выше вызывает резкое увеличение величины исходного аустенитного314409зерна до 2-1 балла, отдельные зернадостигают 1 балла стандартной шкалыГОСТа 5639-б 5. А это приводит к увеличению межпластинчатого расстояния0,55-0,8 мкм) в зернах перлита, об(5разовавшегося при охлаждении. Эти данные хорошо соответствуют аналитическому выражению=К 1+АОтлччительным признаком образовавшихся при всех вариантах нагрева зерен аустенита являются их малоугловыеграницы, что служит особенностью скоростного нагрева и весьма малых выдержек при температуре окончательного 15прогрева. По всему объему каждого зерна наблюдается образование несколькихперлитных колоний, образовавшихсяв перлитной области при непрерывномохлаждении. 20Положительный эффект предложенногого спососа состоит в том, что повышается точность базового способа,являющегося прототипом.Повышение точности объясняется 25тем, что использование известного базового способа не всегда позволяетоднозначно оценить условия, т.е. температуру нагрева материала подшипникав закритической области ( )Асэ). 30Определение этой температуры оказыва- "ется затруднительним в случае поступления на исследование лищь отдельныхфрагментов весьма малых размеров разрушенного подшипника. Кроме того оп.- 35ределение температуры нагрева на основе дополнительного признака, какимявляется количественная оценка образовавшегося пластинчатого перлита,является крайне важным и позволяетсущественно повысить точность и достоверность решения поставленной задачи.Оценка и количественное определениеэтого дополнительного фактора производится путем использования измерения 45межпластинчатого расстояния в перлитных колониях при электронномикроскопическом анализе протравленных шлифовв 4 -ном растворе азотной кислотыв течение 20-30 с,Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет существенно расширить технические возможности метода, основанного на металлографическом анализе объекта исследования (разрушенных подшипников). При этом существенно повышается точность и достоверность определения температуры разрушения подшипников л закритическом 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 участках, которые включают лишь несколько зерен аустенита. Такая .высокая степень локальности предлагаемого способа в принципе позволяет определить температуру нагрева по количественному анализу параметров перлитных колоний, расположенных лишь в одном исходном аустенитном зерне. Эта особенность обеспечивает большую степень доказательности и наглядности предла- гаемого способа за счет дополнительного измерения количественных параметров структуры материала деталей подшипниковВ конечном итоге предлагаемый способ обеспечивает высокую результативность в вопросах диагностики состояния подшипниковых узлов и способствует выявлению действительных причин их разрушения, что является крайне важным и постоянной актуальным для разработки внедрения эффективных мер с целью предотвращения слуяаев разрушения подшипников качения. В этом и проявляется общественно полезная значимость способа.Способ применим в отраслях, занимающихся вопросами диагностики и исследования процессов разрушения металлов и сплавов. Применение способа способствует повышению эксплуатационной надежности изделий машиностроительной промышленности и увеличению их ресурсов.Формула изобретенияСпособ определения температуры нагрева при разрушении подшипников, преимущественно из стали НХ 15, включающий приготовление металлографического шлифа на частях разрушенного подшипника, измерение параметров структуры стали, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем использования более мелких и криволинейных, частей разрушенного подшипника, в качестве параметров структу1440938 Составитель А.КулеминТехред А.Кравчук Корректор А.Обручар Редактор М.Товтин Тираж 545 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 6143/29 Производственно-полиграфическое предприятие, г, ужгород, ул, Проектная, 4 ры измеряют межпластинчатое расстояние в перлитных колониях 1 , а температуру нагреваопределеляют по выражению с-к 1,+А,где К=4,5 10 град./мкм - коэффициент пропорциональности.