雷建中，梁 华

(洛阳轴研科技股份有限公司 金属材料开发部，河南 洛阳 471039)

某轴承生产企业送检成品钢球若干粒，材料为GCr15轴承钢(材料炉号为685731H)，采用热轧成形，钢球直径为22 mm。该批成品钢球在超声波探伤时发现心部存在有缺陷。为了对钢球的心部缺陷进行定性，针对钢球的心部缺陷进行了较为全面地分析。

1 检验与分析

1.1 钢球心部缺陷的宏观形貌

任意抽取两粒有缺陷的钢球，采用热酸洗法将钢球的两极进行定位后，从中心分别沿横截面和纵截面进行了解剖。结果发现：钢球中心部位横截面存在一较大空洞，形貌近似于纺锤形，纵截面存在沿轧制方向分布的长条状空洞缺陷，形貌见图1。

图1 钢球心部横截面和纵截面缺陷形貌

1.2 金相检查

观察钢球心部缺陷部位的横截面，未发现有大量夹杂物及氧化皮存在。钢球的淬、回火组织按照JB/T1255-2001标准评定为4级，网状碳化物为2级，为合格组织。

1.3 扫描电镜分析

为了更详细地观察缺陷形貌，将已解剖的钢球放置在JSM-6380LV扫描电子显微镜下变倍观察两个截面的缺陷形貌，其中横截面的缺陷部位扫描电镜照片见图2和图3；纵截面的缺陷部位扫描电镜照片见图4、图5和图6。采用EDS7582能谱仪对缺陷多处部位进行微区成分分析，结果均未见异常。

图2 钢球缺陷横截面形貌图

图3 钢球缺陷横截面形貌局部放大图

图4 钢球缺陷纵截面整体形貌

图5 钢球缺陷纵截面形貌局部放大图

图6 钢球缺陷纵截面形貌局部放大图

从电镜观察结果可以看出：钢球心部缺陷整体形貌自然;从图4、图5和图6可以看出钢球心部缺陷为沿轧制方向分布的疏松条带，具有缩孔的形貌特征。

1.4 热酸洗检查

由于缺陷处未发现缩孔残余常伴随的大量夹杂物和氧化皮等异物，再加上钢球缺陷在纵截面并未贯穿两极,距离两极一端为3 mm，另一端为6 mm(图7),为此又采用热酸洗方法观察钢球的两极形貌及轧制流线分布。根据图8钢球的流线形貌可以看出，钢球在热轧过程中，位于两极处的材料发生了较大的塑性流动，具有将缩孔封闭的可能性。

图7 钢球的两极形貌

2 结果讨论

对于模铸钢，缩孔是钢水在钢锭模中凝固时，由于体积的收缩而形成的孔穴和空洞，一般都集中在钢锭上部和冒口部分，正常情况下可以清除掉。如果切除冒口量过少或由于其他原因使缩孔深及钢锭内部而最终存在于成品材料之中，称为缩孔残余。在经热酸洗后的低倍试片上，横断面上缩孔残余分布于试片中心；在总断面上表现为没有金属光泽的疏松带，并有氧化物及非金属夹杂物存在。从电镜观察的结果来看，钢球内部缺陷处(纵截面)存在有明显的疏松条带，但未见到有氧化物及非金属夹杂物存在，推断该钢球材料采用的是连铸轴承钢。连铸钢多为真空脱气钢，由于钢水在浇注凝固过程中与空气隔绝，故不会在缺陷处产生氧化物。对于连铸钢内的缩孔，目前研究比较少，还有待于继续探讨。

图8 钢球的轧制流线

热轧钢球和冷冲压成形钢球的工艺过程不同，造成的材料流线形貌也不一样，冷冲压成形钢球内部如有缩孔一般贯穿两极，而热轧成形钢球由于材料塑性流动较大，尤其是对于轧制比较大的钢球，若钢材内部存在缩孔，经过热轧后两极可以完全封闭。

根据以上分析并结合检验结果确定钢球心部的缺陷为缩孔残余，属于材料冶金缺陷。