L'acier G20CR2NI4 est couramment utilisé dans la production de rouleaux et de roulements super grands qui peuvent résister aux impacts de charge intense. Après traitement carburisant, la surface du matériau a une dureté élevée, une résistance à l'usure et une résistance à la fatigue de contact, tandis que la teneur en carbone dans le noyau est faible et a une bonne ténacité, qui peut résister à de grandes charges d'impact. Une certaine rouleau en acier utilise des roulements à rouleaux roulants fournis par deux fabricants, modèle FCDP100144530. L'un des roulements des fabricants a connu une fracture de rouleau lorsqu'elle a été mise en service. L'auteur a effectué des tests et une analyse sur la composition chimique, la dureté et la microstructure de deux rouleaux à déterminer leurs différences essentielles.
1. Analyse et test
1.1 Analyse macro
Une inspection macroscopique a été effectuée sur les roulements cylindriques défaillants des deux fabricants (échantillon 1 pour les rouleaux de roulements non fragiles et l'échantillon 2 pour les rouleaux de roulements fragiles). Les rouleaux avaient une forme cylindrique creuse avec un trou central et une taille de 50 mm × 100 mm, avec un trou intérieur de 10 mm. Une analyse de fracture macroscopique a été effectuée sur les échantillons défaillants, avec l'échantillon 1 montrant une morphologie de fracture de fatigue et l'échantillon 2 montrant une morphologie de fracture instantanée avec le trou intérieur comme source de fissure. Lors du test de la qualité de surface de l'échantillon, il a été constaté que la paroi intérieure de l'échantillon 2 était plus rugueuse que celle de l'échantillon 1, et il y avait des fissures visibles sur les deux faces d'extrémité de l'échantillon 2, comme le montre la figure 1.
1.2 Analyse de la composition chimique
L'analyse de composition chimique du rouleau défaillé a été réalisée à l'aide du spectromètre de lecture photoélectrique SpectrLabM10, et les résultats sont présentés dans le tableau 1. Selon le tableau 1, les matériaux de ces deux rouleaux répondent aux exigences de composition de l'acier technique G20CR2NI4 spécifié dans GB \/ T 3203-1982} "Conditions techniques pour le port carbonisé en acier".
Fig.1 Photos du rouleau de panne de panne
1.3 Analyse de la microstructure
Coupez les échantillons d'une hauteur de 20 mm des échantillons défaillants 1 et 2, broyez et polissez-les, et observez-les à l'aide d'un microscope métallographique Olympus GX51 après gravure avec une solution d'alcool acide nitrique à 4%. La microstructure de la couche carburisée de l'échantillon 1 et de l'échantillon 2 est une martente cryptocristalline fine et du carbure fin, et la microstructure du noyau est la martensite plate des nouilles et une petite quantité de bainite, comme le montre la figure 2.
Fig.2 Microstructure des échantillons
(a) Échantillon 1, surface; (b) échantillon 1, centre; (c) Échantillon 2, surface; (d) Échantillon 2, centre
La zone avec des fissures sur la face à l'extrémité du rouleau de l'échantillon 2 était broyée, et la profondeur de fissure a été mesurée entre 0. 4 et 0. 6 mm. Après la corrosion, il a été constaté qu'il y avait des carbures de blocs (voir figure 3 (a)) et des carbures allongés (voir figure 3 (b)) rassemblés près de la surface dans la couche éteinte. L'échantillon est corrodé avec une solution d'acide picrique saturé et la taille du grain d'austénite d'origine est observée. La taille des grains d'austénite requise par GB \/ T 3203-1982 "Conditions techniques pour l'acier à roulement carbonisé" est la note 5-8. Après les tests, la taille des grains d'austénite de l'échantillon 1 est de la 8e année, et celle de l'échantillon 2 est de la 9e année. La taille des grains d'austénite de l'échantillon 2 dépasse les exigences de GB \/ T3203.
Il est entendu que le processus de production des rouleaux en acier G20CR2NI4 par deux fabricants est le même, ce qui implique de tourner, de forage, de carburisation, de trempe, de température à haute température, de trempe secondaire et de température à basse température. Selon JB \/ T 8881-2001 "Conditions techniques pour le traitement thermique de la carbonisation des pièces de roulement de roulement", les résultats des tests de profondeur et de dureté de la couche carburisée sur le rouleau sont présentés dans le tableau 2. La profondeur de la couche carburisée répond aux exigences, et la dureté de surface des échantillons 1 et 2 est relativement faible, principalement parce que les échantillons ont déjà été utilisés. En raison de la diminution de la dureté causée par le chauffage, il n'est pas possible de déterminer si la dureté d'origine du matériau est qualifiée.
2. Résultats de l'analyse
En comparant et en analysant les échantillons de deux fabricants, les résultats suivants peuvent être obtenus: ① La microstructure des deux échantillons est la même, les deux sont une martente cryptocristalline fine et du carbure fin, et la structure centrale est une martensite plate et une petite quantité de bainite. ② La profondeur de la couche trempée de l'échantillon répond aux exigences, mais la dureté est légèrement inférieure à la plage requise. ③ La morphologie de la fracture de la section de l'échantillon est différente, avec l'échantillon 1 montrant une fracture de fatigue et l'échantillon 2 montrant une fracture instantanée. ④ La paroi intérieure de l'échantillon 2 est relativement rugueuse, avec des fissures visibles sur la face d'extrémité, et de grands carbures dans des formes de bloc et de bande près des fissures.
En raison du fait que le fabricant produit des rouleaux carburisés double face, le trou intérieur est carburé sans blocage de boue, ce qui augmente la résistance à l'usure de la surface du trou intérieur. Cependant, cela nécessite une meilleure qualité de la paroi du trou intérieur. Cependant, la paroi intérieure du trou de l'échantillon 2 est relativement rugueuse, et les micro-rainures deviennent la source de fissures de fatigue, ce qui fait que le rouleau se fissure vers l'extérieur de la paroi intérieure du trou. De plus, les carbures en forme de bande générés pendant le processus de carburateur génèrent des contraintes thermiques et structurelles importantes pendant la trempe, ce qui accélère la défaillance du rouleau en raison des fissures de trempe.
Fig. 3 Carbure dans l'échantillon 2 près de la surface
en carbure en bloc; (b) en carbure de bande
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