CS249295B1

CS249295B1 - A method of non-destructive determination of the heat treatment of bearing elements of rolling bearings

Info

Publication number: CS249295B1
Application number: CS347285A
Authority: CS
Inventors: Marie Liskutinova
Original assignee: Marie Liskutinova
Priority date: 1985-05-15
Filing date: 1985-05-15
Publication date: 1987-03-12

Abstract

Způsob nedestruktivního zjištění stavu tepelného zpracování podle vynálezu se týká hotových součástí valivých ložisek, zhotovených z ložiskové oceli. Pro určení výše použité austenitizační a popouštěcí teploty podle nově zjištěné závislosti tvrdosti na obsahu zbytkového austenitu se nejprve změří hodnota tvrdosti podle Rockwella a následně hodnota obsahu zbytkového austenitu nebo naopak, načež se provede konfrontace naměřených hodnot obou těchto veličin s vymezenou oblastí hodnot tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu odpovídající požadovanému tepelnému zpracování. Způsob lze uplatnit zejména ve výrobních závodech na valivá ložiska.The method of non-destructive determination of the state of heat treatment according to the invention relates to finished rolling bearing components made of bearing steel. To determine the austenitizing and tempering temperatures used above according to the newly determined dependence of hardness on the content of residual austenite, the Rockwell hardness value is first measured and then the value of the content of residual austenite or vice versa, after which the measured values of both of these quantities are compared with a defined range of hardness values and the content of residual austenite corresponding to the required heat treatment. The method can be applied in particular in rolling bearing production plants.

Description

(54) Způsob nedestruktivního zjištění stavu tepelného zpracování součástí valivých ložisek z ložiskové oceli(54) Method of non-destructive determination of the state of heat treatment of bearing steel rolling bearing components

Způsob nedestruktivního zjištění stavu tepelného zpracování podle vynálezu se týká hotových součástí valivých ložisek, zhotovených z ložiskové oceli. Pro určení výše použité austenitizační a popouštěcí teploty podle nově zjištěné závislosti tvrdosti na obsahu zbytkového austenitu se nejprve změří hodnota tvrdosti podle Rockwella a následně hodnota obsahu zbytkového austenitu nebo naopak, načež se provede konfrontace naměřených hodnot obou těchto veličin s vymezenou oblastí hodnot tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu odpovídající požadovanému tepelnému zpracování. Způsob lze uplatnit zejména ve výrobních závodech na valivá ložiska.The method of non-destructive determination of the state of the heat treatment according to the invention relates to finished roller bearing components made of bearing steel. To determine the austenitization and tempering temperatures used above according to the newly determined dependence of the hardness on the residual austenite content, the Rockwell hardness value is first measured, followed by the residual austenite content, or vice versa, after which the measured values of both austenite corresponding to the desired heat treatment. The method can be applied in particular in roller bearing production plants.

Vynález se týká způsobu nedestruktivní kontroly tepelného zpracování hotových součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli.The invention relates to a method of non-destructive control of the heat treatment of finished roller bearing components made of bearing steel.

Nejpoužívanější dosavadní metodou kontroly tepelného zpracování hotových součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli je kontrola tvrdosti. Platnými normami je hodnota tvrdosti součástí vyrobených z ložiskové oceli omezena. Na základě znalosti hodnoty tvrdosti lze však posuzovat jakost provedeného tepelného zpracování pouze orientačně.The most commonly used method of controlling the heat treatment of finished roller bearing components made of bearing steel is to check the hardness. Applicable standards limit the hardness value of components made of bearing steel. However, based on the knowledge of the hardness value, the quality of the heat treatment can only be assessed for guidance.

Je známo, že existují metody dílčí kontroly tepelného zpracování hotových součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli, např. austenitometry, na základě měření hodnot magnetických veličin. Pro aplikaci těchto metod je nezbytně nutné mít k dispozici etalony, vzorové součásti se správně provedeným tepelným zpracováním. Všechny tyto kontrolní metody pracují podmíněně a jejich výsledkem je pouze kvalitativní hodnocení struktury.It is known that there are methods of partial control of the heat treatment of finished roller bearing components made of bearing steel, eg austenitometers, by measuring the values of magnetic quantities. For the application of these methods, it is essential to have standards, sample components with a correctly performed heat treatment. All these control methods work conditionally and only result in a qualitative assessment of the structure.

Dále je známa metoda hodnocení struktury součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli, která je také často používána a v případě existence sporných případů je to jediná rozhodující metoda. Je to však metoda destruktivní a laboratorní, která spočívá v pozorování metalografických výbrusů pomocí optického mikroskopu a srovnání pozorované struktury s předlohami správně a nesprávně tepelně zpracovaných struktur. Pro tento účel je třeba ze součásti vyříznout vzorek a provést známými technikami metalografický výbrus. Tato metoda je tedy pracná a výhradně laboratorní a dále charakter informace, kterou poskytuje, je pouze kvalitativní.Furthermore, a method for assessing the structure of roller bearing components made of bearing steel is known, which is also frequently used and is the only critical method in the case of disputed cases. However, it is a destructive and laboratory method, which involves observing metallographic sections using an optical microscope and comparing the observed structure with the templates of correctly and incorrectly heat-treated structures. For this purpose, a sample must be cut from the workpiece and metallographic ground by known techniques. This method is therefore laborious and purely laboratory and the nature of the information it provides is only qualitative.

Touto metodou lze například rozpoznat strukturu výrazně přehřátou při austenitizaci na základě pozorování plošek zbytkového austenitu, které jsou pozorovatelné při vyšších obsazích zbytkového austenitu, charakteristických pro vysoký stupeň austenitizace ložiskové oceli.By this method, for example, a structure that is significantly overheated during austenitization can be recognized by observing the residual austenite pads that are observable at higher residual austenite populations characteristic of a high degree of austenitization of bearing steel.

Na druhé straně není možné touto metodou rozeznat strukturu nesprávně popuštěné, tj. zejména málo nebo vůbec nepopuštěné.On the other hand, it is not possible to discern the structure of an improperly tempered, ie in particular, little or no, at all.

I další doplňující metoda metalografických rozborů - rentgenová difrakční analýza je metodou laboratorní, poměrně pracnou a náročnou na přípravu vzorků, tedy je také převážně metodou destruktivní. Provozování této metody vyžaduje značné investiční náklady na zařízení a dále zhoršuje pracovní prostředí, poněvadž se jedná o práci s ionizujícím zářením.Another additional method of metallographic analysis - X-ray diffraction analysis is a laboratory method, relatively laborious and demanding for sample preparation, ie it is also mostly a destructive method. Operating this method requires considerable investment in equipment and further deteriorates the working environment, as it is working with ionizing radiation.

Měření tvrdosti na ocelových součástech je běžně používaná metoda. Kontrola tvrdosti se u součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli provádí namátkovým způsobem.Hardness measurement on steel components is a commonly used method. Hardness testing is carried out at random on rolling bearing components made of bearing steel.

U specifikovaných případů, například když je třeba zajistit u speciálně vytížených ložisek omezený obsah zbytkového austenitu, provádí se na součástech valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli měření obsahu zbytkového austenitu. Absolutní metodou stanovení obsahu zbytkového austenitu je rentgenová difrakční analýza, kterou lze určit obsah zbytkového austenitu nezávisle na jiných vlastnostech a není nutný etalonový vzorek. Je to však metoda laboratorní, která je pouze v některých případech nedestruktivní, když obsah zbytkového austenitu na povrchu součásti a v objemu je shodný. V ostatních případech je třeba měření obsahu zbytkového austenitu provést na řezu.In specified cases, for example, when a limited residual austenite content is required for specially loaded bearings, residual austenite content is measured on roller bearing components made of bearing steel. The absolute method of determining the residual austenite content is by X-ray diffraction analysis, which can determine the residual austenite content independently of other properties and no standard sample is required. However, it is a laboratory method which is only non-destructive in some cases when the residual austenite content on the surface of the component and in volume is identical. In other cases, the residual austenite content must be measured on a section.

Shrne-li se tedy současný stav techniky v otázce kontrolních metod tepelného zpracování součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli, lze konstatovat, že neexistuje obecně použitelná spolehlivá nedestruktivní metoda kontroly tepelného zpracování umožňující například zpětně určit výši austenitizační a popouštěcí teploty.Summarizing the current state of the art in the field of heat treatment control methods for roller bearing components made of bearing steel, it can be stated that there is no generally applicable reliable non-destructive heat treatment control method enabling, for example, to determine the austenitizing and tempering temperatures.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje způsob nedestruktivního zjištění stavu tepelného zpracování součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli podle vynálezu za účelem určení austenitizační a popouštěcí teploty, podle kterého se na součásti valivého ložiska změří tvrdost a následně hodnota obsahu zbytkového austenitu nebo naopak. Podle zjištěné závislosti velikosti tvrdosti na obsahu zbytkového austenitu pro různé teploty austenitizace iThe aforementioned drawbacks are eliminated by the method of non-destructive detection of the heat treatment condition of roller bearing components made of bearing steel according to the invention in order to determine the austenitization and tempering temperatures by which the hardness of the roller bearing is measured and subsequently residual austenite content or vice versa. Depending on the observed dependence of the hardness size on the residual austenite content for different temperatures of austenitization i

a různé teploty popouštění se vymezí oblast hodnot tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu, která odpovídá požadovanému postupu tepelného zpracování a pak se srovnají změřené hodnoty tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu s vymezenou oblastí výše uvedených hodnot.and the different tempering temperatures are delimited by a range of hardness values and residual austenite content corresponding to the desired heat treatment process, and then the measured hardness values and residual austenite content are compared with a defined range of the above values.

Výhody způsobu nedestruktivního zjištění stavu tepelného zpracování součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli spočívají v tom, že se současným změřením dvojice hodnot tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu dosáhne vyššího účinku, nebot lze zpětně stanovit výši austenitizační a popouštěcí teploty.Advantages of the method of non-destructive determination of the heat treatment state of rolling bearing components made of bearing steel are that the simultaneous measurement of the pair of hardness values and residual austenite content achieves a higher effect, since the austenitizing and tempering temperatures can be retroactively determined.

Přiložený výkres se týká příkladu způsobu podle vynálezu, a to zjištování stavu struktury dané tepelným zpracováním součástí vyrobených z ložiskové oceli, zvláště hotových krouž ků valivých ložisek a představuje grafické znázornění nově zjištěné závislosti tvrdosti na obsahu zbytkového austenitu pro ocel ČSN 41 4109. Závislost byla měřena na vzorcích vyrobených z této oceli použitím tepelného zpracováni kalením z různých austenitizačních a popouštěním z různých popouštěcích teplot.The attached drawing relates to an example of the method according to the invention, namely the determination of the state of the structure given by the heat treatment of bearing steel parts, in particular finished rolling rings, and represents a graphical representation of the newly established hardness dependence on residual austenite content for CSN 41 4109. on samples made of this steel using heat treatment by quenching from different austenitizing and tempering from different tempering temperatures.

Na ose x jsou vyneseny hodnoty obsahu zbytkového austenitu v procentech, na ose y jsou vyneseny hodnoty tvrdosti podle Rookwella (HRC) . Křivky 1., .2, 2 ^a A spojují body o stejné teplotě austenitizace, křivky 5, 7_, 8^ ^a 9 spojují body o stejné popouštěcí teplotě. Auste nitizační teplota roste směrem od křivky JI ke křivce 4, popouštěcí teplota roste od křivky 5 ke křivce 9.The x-axis shows the residual austenite content as a percentage, the y-axis shows the Rookwell hardness (HRC) values. Curves 1, 2, 2 ^and A connect points of the same temperature of austenitization, curves 5, 7, 8 ^and 9 connect points of the same tempering temperature. The Austenitization temperature increases from curve J1 to curve 4, the tempering temperature increases from curve 5 to curve 9.

Graf z přiloženého výkresu lze použít pro zjištění výše austenitizační a popouštěcí teploty použité při tepelném zpracování součásti valivého ložiska vyrobené z ložiskové oceli čili kontrolu tepelného zpracování, když se na součásti změří tvrdost a hodnotu obsahu zbytkového austenitu.The graph of the attached drawing can be used to determine the amount of austenitization and tempering temperatures used in the heat treatment of a roller bearing component made of bearing steel, or heat treatment control, when the hardness and residual austenite content value is measured on the component.

Příklad postupu:Example:

Na kroužku valivého ložiska vyrobeného z ložiskové oceli ČSN 41 4109 byla změřena hodnota obsahu zbytkového austenitu, která odpovídá bodu 10 na ose x a hodnota tvrdostí, která odpovídá bodu 11 na ose y. Průsečík 12 přímky vedené z bodu 10 rovnoběžně s osou y a přímky vedené z bodu 11 rovnoběžně s osou x určuje teplotu austenitizace v rozmezí hodnot 2 a _3 a teplotu popouštění v rozmezí hodnot 6 a J_. Uzavřená křivka 13 odděluje oblast přípustných hodnot obsahu zbytkového austenitu a tvrdosti pro dané tepelné zpracování.The value of residual austenite content corresponding to point 10 on the x-axis and the value of hardness corresponding to point 11 on the y-axis were measured on a rolling bearing ring made of bearing steel ČSN 41 4109. The intersection 12 of the line drawn from point 10 parallel to the y-axis and the line drawn from point 11 parallel to the x-axis determines the austenitization temperature between 2 and 3 and the tempering temperature between 6 and J. The closed curve 13 separates the range of permissible values of residual austenite content and hardness for a given heat treatment.

Se stále se zvyšujícími požadavky na kvalitu valivých ložisek roste i potřeba kontrolních metod hotových součástí valivých ložisek anebo v průběhu výroby.With ever increasing requirements for the quality of rolling bearings, the need for inspection methods of finished rolling bearing components or during production increases.

Způsob zjištování stavu tepelného zpracování podle vynálezu umožňuje kontrolovat kvalitu tepelného zpracování součástí valivých ložisek s vyšším účinkem, než kterákoliv doposud používaná kontrolní metoda.The method of determining the state of heat treatment according to the invention makes it possible to control the quality of the heat treatment of roller bearing components with a higher effect than any previously used control method.

Přitom je možné bud pro částečnou nebo úplnou kontrolu výroby součástí valivých ložisek vyrobených z ložiskové oceli použit ve výrobních závodech měření obou kontrolovaných parametrů, tvrdosti a obsahu zbytkového austenitu nedestruktivními defektoskopiokými metodami za použití např. strukturoskopů cejchovaných podle tvrdosti HRC, austenitometrů aj.It is possible to measure both the controlled parameters, the hardness and the residual austenite content by means of non-destructive defectoscopy methods using, for example, HRC-calibrated structuroscopes, austenitometers, etc., for partial or complete control of the production of rolling bearing components made of bearing steel.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Method for non-destructive determination of the heat treatment condition of bearing steel rolling element components to determine austenitizing and tempering temperatures characterized in that either the hardness and then the residual austenite content value are measured on the rolling element bearing component or vice versa, and then The austenite for the various austenitization and tempering temperatures defines a range of hardness values and residual austenite content values that correspond to the desired heat treatment process, and then compares the measured hardness values and residual austenite content with a defined range of the above values.