某轧钢机轴承套圈承受压力为400kN，转速为130r/min，采用GCr15钢制造。热处理工艺为：860℃加热奥氏体化，230℃等温淬火4h，粗磨后二次回火150℃x3h。等温淬火后组织为：下贝氏体（体积分数为60%-70%）+回火马氏体+均匀分布的碳化物，硬度≥63HRC。对于这些热处理，我们常采用中频加热电源进行，但是生产中发现，套圈外表面出现橘皮状组织缺陷，导致工件失效。

检验发现，套圈辊道上形成橘皮状缺陷。微观观察发现，组织晶粒粗大，晶界氧化呈黑色网，部分晶界产生熔化现象，出现夹角形孔洞；同时检验发现橘皮下出现碳化物聚集，在距橘皮表面2mm处硬度下降至54HRC。这说明表面出现脱碳层，在橘皮区域发现多处裂纹并向基体延伸扩展。分析初步认为，橘皮和脱碳缺陷是工件表面出现加热过烧引起的。金相观察发现，工件材料部分氧化铝超标，评为3-3.5 级，碳化物网状为2级，碳化物液析为1.5-2级，碳化物带状为3-3.5级。工件热处理后组织不均匀，典型组织为：针状马氏体带+回火马氏体+下贝氏体（体积分数占20%-30%）+黑色托氏体网+残留奥氏体+碳化物。

分析认为，铸锭凝固时，共晶碳化物形成树枝状偏析称液析，枝晶碳含量较高，局部出现(Fe，Cr)3C+（Fe，Cr）7C3A三元共晶。工件锻造使共晶骨架被打碎，某些共晶碳化物以液析形式保留下来，锻造不充分使液析超标，从而引起工件易产生过烧缺陷。另一方面，工件加热至860℃后，碳化物带状区奥氏体合金化较高，而非碳化物带状区奥氏体合金化程度低，加之炉温不均与尺寸因素，合金元素扩散不充分，奥氏体均匀化较低，导致等温转变时间不一致。工件在230℃等温中，有的区域：A-M（大部分），有的区域A-B下。由于工件大，等温开始时需时较长，冷却慢，使工件形成团絮状托氏体，工件于是出现淬火软点缺陷。工件回火中，又形成马氏体，使尺寸胀大，增加工件变形倾向。此外，回火组织中有回火马氏体和未回火马氏体，并有体积分数为20%的下贝氏体，组织不均匀，引起内应力上升。当内应力大于工件屈服极限时，导致工件出现翘曲变形，并使套圈圆度超标。由于圆度超标套圈运行中辊道出现过度摩擦，如果同时存在缺油或供油不足及超负荷的工作状态，极易产生摩擦生热。当其温度达到或超过伪共晶温度1080℃时，工件出现过烧现象。

综上分析，GCr15钢套圈缺陷包括：组织中有1.5-2级的碳化物液析，锻后组织不均匀，工件淬火加热时液析区出现低熔点的伪三元共晶组织；工件热处理后组织不均匀，马氏体量过高而下贝氏体量不足，工件尺寸胀大引起内应力增大．导致工件圆度超标，使套圈运转中摩擦加剧。产生工件表面过烧脱碳失效。

为防止上述缺陷和失效，工艺改进如下：

1)锻造加热应保持炉温均匀，锻后检验锻件碳化物应均匀分布，锻后组织符合技术标准。

2)热处理加热炉炉温保持均匀一致，炉料安放应使工件温度均匀，防止工件奥氏体化不均导致热处理后组织不均、应力过大，使工件运行中出现摩擦剧烈过烧脱碳失效。

3)采用中频加热电源进行等温热处理，力求温度均匀，组织转变和形成组织均匀稳定，不致产生较大应力和变形，以及由此引发的工件过度摩擦出现的过烧现象。

工件在热处理过程中受多方面因素的影响，不可避免的会产生一些缺陷，因此掌握常见缺陷的预防措施是很有必要的。本文简单分析了轴承套圈产生缺陷的原因及其工艺改进，小编希望您能把学到的应用到工作中去。