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大轴承微观金相分析

因您的需求、实验方案、检测样品、测试过程不同,相应的参考标准请咨询在线工程师!

文章概述:本文针对大型滚动轴承关键失效模式,采用微观金相分析技术系统评估材料完整性。核心检测对象为轴承套圈及滚动体微观组织,重点分析碳化物分布形态晶粒度评级(参照ASTME112)非金属夹杂物类型/级别(ISO4967)表层脱碳层深度及显微裂纹扩展特征。通过定量金相学手段揭示热处理工艺缺陷与服役损伤机制间的关联性,为高载荷工况轴承寿命预测提供显微组织判据。

检测项目

显微组织分析:

  • 碳化物形态学:网状碳化物连续性(≤2级),球化率(≥90%参照JB/T1255)
  • 晶粒度评级:奥氏体晶粒度(G≥9级ASTME112),马氏体针长度(≤0.02mm)
非金属夹杂物:
  • 氧化物/硫化物:A类细系(≤1.5级ISO4967),D类球状(≤1级)
  • 氮化钛析出:尺寸分布(φ≤5μm占比≥95%)
表层完整性:
  • 脱碳层深度:全脱碳层(≤0.03mmGB/T224),部分脱碳层硬度梯度
  • 磨削烧伤:回火层厚度(≤0.05mm),二次淬火白层检测
缺陷表征:
  • 显微裂纹:扩展路径分析(沿晶/穿晶),尖端氧化程度
  • 孔隙率:最大孔径(≤φ10μm),分布密度(≤3个/mm²)
硬化层分析:
  • 有效硬化深度:CHD550界限(1.5-5.0mmISO2639)
  • 过渡区宽度:马氏体含量50%区域(≤0.3mm)
腐蚀评估:
  • 应力腐蚀裂纹:裂尖角度测量(≥70°)
  • 微动磨损:表层塑性变形层厚度(≤2μm)
断口分析:
  • 疲劳源区:夹杂物尺寸(≤φ15μm),距表面距离
  • 贝纹线间距:裂纹扩展速率计算(da/dN≥10⁻⁷mm/cycle)
相组成定量:
  • 残余奥氏体含量:XRD法(5-15%ASTME975)
  • 碳化物面积占比:图像分析(12-18%)
微观硬度:
  • 基体硬度:维氏硬度HV1(700-850)
  • 微观梯度:每50μm步进测量(波动≤±30HV)
元素偏析:
  • 铬元素分布:线扫描浓度差(≤±1.5wt%)
  • 碳浓度梯度:电子探针微区分析(EPMA)

检测范围

1.GCr15轴承钢:重点检测二次碳化物网状析出及中心疏松

2.渗碳轴承钢:20CrNi2Mo等材料,控制有效硬化层梯度及心部铁素体含量

3.高温轴承钢:M50钢类,监测MC型碳化物聚集及δ铁素体相变

4.陶瓷混合轴承:ZrO₂-Si₃N₃复合陶瓷,分析烧结孔隙及相变增韧效果

5.双相不锈钢轴承:SAF2507,测定α/γ相比例(40-60%)及σ相析出

6.表面改性轴承:物理气相沉积CrN涂层,评估膜基结合强度及柱状晶缺陷

7.高温自润滑轴承:含WS₂涂层,检测转移膜形成状态及基体互扩散层

8.风电主轴轴承:42CrMo4,侧重分析偏载导致的白色蚀刻层(WEC)

9.轧机轴承:高碳铬钢,监控热载荷诱发的碳化物粗化(≥1μm占比)

10.航空发动机轴承:M50NiL渗碳钢,检测表面完整性及次表面非金属夹杂

检测方法

国际标准:

  • ASTME3-11金相试样制备规程
  • ASTME112-13晶粒度测定方法
  • ISO4967:2013钢中非金属夹杂物显微评定
  • ASTME384-22材料显微硬度测试
  • ASTME1245-03金相图像定量分析
国家标准:
  • GB/T13298-2015金属显微组织检验方法
  • GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量测定
  • GB/T6394-2017金属平均晶粒度测定方法(与ASTM差异:评级图尺寸不同)
  • GB/T9450-2005钢件渗碳淬火硬化层测定(与ISO2639差异:硬度载荷不同)
  • GB/T13302-2023钢中残余奥氏体测定方法(XRD法与ASTME975兼容)

检测设备

1.倒置金相显微镜:AxioImagerM2m(物镜50×-1000×,配备微分干涉模块)

2.场发射扫描电镜:SU5000(分辨率1nm@15kV,配备EBSD及EDS系统)

3.显微硬度计:FM-810(载荷1gf-10kgf,自动压痕测量精度±0.1μm)

4.自动研磨抛光系统:TegraPol-31(压力范围5-300N,转速5-600rpm)

5.图像分析系统:ImageProPremier3D(可测量相面积占比/粒径分布)

6.电子探针显微分析仪:JXA-8530F(束斑尺寸0.1μm,元素检测限10ppm)

7.激光共焦显微镜:OLS5000(Z轴分辨率0.01nm,3D表面重建)

8.X射线衍射仪:D8ADVANCE(角度精度0.0001°,残余应力分析)

9.真空镶嵌机:SimpliMet4000(温度范围0-200℃,压力30MPa)

10.深腐蚀装置:电解抛光系统(电压0-60V连续可调)

11.超薄切片机:UC7(切片厚度50nm,用于TEM制样)

12.高温原位台:Kammrath-Heiss1500℃(配合SEM观察相变过程)

13.聚焦离子束系统:HeliosG4(离子束30kV,定位精度±5nm)

14.阴极荧光谱仪:MonoCL4(光谱范围200-1700nm,缺陷检测)

15.纳米压痕仪:TI950(位移分辨率0.01nm,模量测量精度±2%)

北京中科光析科学技术研究所【简称:中析研究所】

报告:可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期:7~15工作日,可加急。

资质:旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试:严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试:支持定制化试验方案。

售后:报告终身可查,工程师1v1服务。

大轴承微观金相分析
中析研究所

北京中科光析科学技术研究所(简称中析研究所),隶属于北京前沿科学技术研究院,为集体所有制单位,是以科研检测为主的科学技术研究机构。中析研究所坚持基础研究与应用研究并重、应用研究和技术转化相结合,发展为以“任务带学科”为主要特色的综合性研究所。经国家有关部门批准,成为第三方分析测试技术服务单位,旗下实验室机构获得CMA资质认证。开展了研发设计、分析检测、试验验证、共性加工、信息及知识产权等服务,为科技型企业创新提供公共服务。本所得到政府创新基金的支持,被评为国家高新技术企业。

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