用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法技術

用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，屬于零件加工及檢測技術領域。方法是：取淬硬軸承鋼環(huán)形零件，并用夾具夾持；對檢測樣件的待檢測面用砂輪機進行粗研磨平整；經(jīng)粗研磨合格后的檢測樣件的待檢測面用金相砂紙進行手工細研磨；將經(jīng)細研磨合格后的檢測樣件放在拋光機上進行機械拋光；將經(jīng)機械拋光合格后的檢測樣件的待檢測面擦涂侵蝕液進行侵蝕；將侵蝕后的檢測樣件的待檢測面預熱后用SEM掃描電子顯微鏡進行觀察，并在該SEM掃描電子顯微鏡下對檢測樣件的待檢測面微觀結構進行測量和拍攝表層微觀結構照片。本發(fā)明專利技術可將研磨的效率和質量最大化，制備樣件的表層微觀組織檢測清晰度較高，觀察到的表層微觀組織結構比較真實。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，屬于零件加工及檢測

技術介紹
技術隨著硬切削技術的高速發(fā)展，對加工零件使役性能的評價越來越高，其中檢測已加工表面微觀結構特征是一項最基本的評價標準。研究其微觀組織形態(tài)及生成機制對保證零件的加工表面質量具有重要作用，通過對已加工表面微觀結構的研究與分析，可以優(yōu)化或改變切削條件和切削工藝以提高零件的加工表面質量，從而達到提高零件使役性能的目的。因此，檢測已加工表層微觀結構特征對改善零件的加工表面質量至關重要，所以表層微觀結構特征檢測試樣的制備就成為研究人員最基本、最重要的技能之一，試樣制備的好壞直接影響后續(xù)觀察結果的可靠度。試樣制備環(huán)節(jié)一般包括取樣、檢測、研磨、拋光、侵蝕，其中后三個環(huán)節(jié)存在多樣性，所采用的設備及技術不同，得到的觀察效果也存在一定差異。在研磨環(huán)節(jié)中通常使用兩種手段，第一是使用金相砂輪機進行磨削，該方法主要特點是，研磨速度快，能對高硬度的試樣進行快速磨削，通過細砂輪可一次性完成研磨過程，工作效益較高，降低了研究人員的勞動強度。但是砂輪機在高速研磨時在研磨區(qū)域會產(chǎn)生高溫和殘余應力等，從而導致該區(qū)域產(chǎn)生變質層，這會嚴重影響觀測結果，使觀察樣件的表層微觀結構組織“失真”，對觀測結果造成假象。第二是使用手工金相砂紙研磨，該方法的主要特點是，研磨時使用晶粒由粗到細的砂紙，可得到較高的研磨精度，由于研磨速度低，整個研磨過程中不會產(chǎn)生高溫和殘余應力，所以也就不會產(chǎn)生變質層，這相對砂輪機來說是一個很大的優(yōu)勢，但是手工研磨速度較低，勞動強度大，降低了工作效益。綜上兩種常用研磨方法各自優(yōu)缺點可以看出，研磨速度和研磨質量不可兼得。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，通過采用專門的夾具，提高了研磨時的穩(wěn)定性，并同時采用粗研磨和細研磨兩種方式，使得工作效率與研磨質量達到了最佳的平衡，使在檢測面上觀察到的表層微觀結構更加真實，并配備了專門的侵蝕液，使得正常進行侵蝕作業(yè)的同時，又提升了安全性，即使不慎濺到皮膚上也不會造成太大的傷害。實現(xiàn)上述目的，本專利技術采取的技術方案如下：用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，所述的方法步驟如下：步驟一：裝卡固定；采用專用夾具將檢測樣件進行裝卡固定，所述的檢測樣件為淬硬軸承鋼環(huán)形零件；步驟二：粗研磨；將檢測樣件的待檢測面以及所述的專用夾具與該待檢測面位于同一平面的端面一同用砂輪機進行粗研磨，之后，用顯微鏡觀察檢測樣件的待檢測面是否平整，若檢測樣件的待檢測面平整，則合格執(zhí)行步驟三；若檢測樣件的待檢測面不平整，則不合格重新執(zhí)行步驟二；步驟三：細研磨；將經(jīng)粗研磨合格后的檢測樣件的待檢測面用金相砂紙進行手工細研磨，若檢測樣件的待檢測面無明顯劃痕，則合格執(zhí)行步驟四；若檢測樣件的待檢測面有明顯劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟三；步驟四：機械拋光；將經(jīng)細研磨合格后的檢測樣件放在拋光機上進行機械拋光，若拋光后的檢測樣件的待檢測面無劃痕，則合格執(zhí)行步驟五；若拋光后的檢測樣件的待檢測面有劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟五：侵蝕；將經(jīng)機械拋光合格后的檢測樣件的待檢測面擦涂侵蝕液進行侵蝕，若無過度侵蝕，則合格執(zhí)行步驟六；若有過度侵蝕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟六：檢測；將侵蝕后的檢測樣件的待檢測面用SEM掃描電子顯微鏡進行觀察，并在該SEM掃描電子顯微鏡下對檢測樣件的待檢測面微觀結構進行測量和拍攝表層微觀結構照片。本專利技術相對于現(xiàn)有技術的有益效果是：1.針對深溝球軸承外圈樣件的特點，本專利技術設計了圓環(huán)形夾具環(huán)，利用該夾具環(huán)將檢測樣件外圓面加以保護，避免研磨后檢測樣件的被檢測面邊緣出現(xiàn)倒棱現(xiàn)象，有利于對表層微觀結構組織的觀察。2.為了既能加快研磨速度又能提高研磨質量，本專利技術在研磨環(huán)節(jié)中先采用砂輪機進行低速粗研磨，再利用金相砂紙進行手工研磨。3.精研磨階段采用細晶粒的金相砂紙手工研磨，與現(xiàn)有的磨拋機水磨砂紙研磨相比，盡管研磨速度低，但是手工研磨時研磨區(qū)域溫度較低，不會產(chǎn)生變質層，使觀察到的表層微觀結構比較真實。4.為了去除試樣的待檢測面研磨后殘留的磨痕和變形層，提高磨面的光潔度，需進行試樣拋光處理，本專利技術采用機械拋光，機械拋光高硬度試樣的過程中會形成堅硬的氧化膜，會影響到檢測效果。本專利技術在機械拋光中使用了一種即可作為冷卻劑又可作為潤滑劑的特殊拋光液，可以降低拋光時的溫度，可大大地減少或避免氧化膜的形成，并且拋光過后有利于檢測樣件的清洗。5.在侵蝕步驟中所使用的侵蝕液主要是根據(jù)樣件材料來確定，不同材料所用的侵蝕液不同或配制比例不同。本專利技術針對的是深溝球軸承外圈金相樣件的制備，樣件材料為淬硬軸承鋼GCr15，一些金屬實驗室通過不斷試驗，配制了配方為20% HF+ 10% HNO3 + 70% H2O 的侵蝕液，利用這種侵蝕液，侵蝕過程易于控制質量，這種配方制出的表層微觀組織確實取得了良好效果。但是，這種浸蝕方式采用的是浸入法，不好控制侵蝕量，而且氫氟酸（HF）的侵蝕性特別大，具有極強的滲透性，若不慎濺到皮膚或眼睛上，對操作人員的傷害極大，因此這種浸蝕方法不適于一般研究室。鑒于此，本專利技術采用易揮發(fā)的硝酸酒精溶液為侵蝕液，該侵蝕液的特點是在保證能對淬硬軸承鋼侵蝕出晶界的同時，又能很好地控制侵蝕量。由于硝酸含量很低，若不慎濺到皮膚上不會導致太大的傷害。6.本專利技術整個過程操作簡單、方便，制備檢測樣件的表層微觀組織檢測清晰度較高，觀察到的表層微觀組織結構比較真實，有益于下一步的研究與分析。附圖說明圖1為本專利技術的用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法流程圖；圖2為本專利技術的步驟一中的專用夾具內裝卡有檢測樣件的主視圖；圖3是圖2的俯視圖；圖4是圖2的左視圖；圖5為使用SEM掃描電子顯微鏡觀察到的淬硬軸承鋼表層微觀結構圖，像素為2000倍，從加工表面的軸線方向觀察；圖6為使用SEM掃描電子顯微鏡觀察到的淬硬軸承鋼表層微觀結構圖，像素為8000倍，從加工表面的軸線方向觀察。其中，檢測樣件1、螺栓2、半圓弧形夾具環(huán)3、螺母4、芯軸5。具體實施方式具體實施方式一：如圖1所示，用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，所述的方法步驟如下：步驟一：檢測樣件1的裝卡固定；采用專用夾具將檢測樣件1進行裝卡固定（可防止制備檢測樣件1時，檢測樣件1邊緣產(chǎn)生倒棱），所述的檢測樣件1為淬硬軸承鋼環(huán)形零件；本實施方式中，取硬車削加工后的深溝球軸承外圈作為檢測樣件1，檢測樣件1規(guī)格為：外圓直徑為43mm，內圓直徑為38mm，寬度為10mm。步驟二：粗研磨；將檢測樣件1的待檢測面以及所述的專用夾具與該待檢測面位于同一平面的端面一同用砂輪機進行粗研磨，之后，用顯微鏡觀察檢測樣件1的待檢測面是否平整（保證每次磨痕方向都相同），若檢測樣件1的待檢測面平整，則合格執(zhí)行步驟三；若檢測樣件1的待檢測面不平整，則不合格重新執(zhí)行步驟二；步驟三：細研磨；將經(jīng)粗研磨合格后的檢測樣件1的待檢測面用金相砂紙進行手工細研磨，若檢測樣件1的待檢測面無明顯劃痕，則合格執(zhí)行步驟四；若檢測樣件1的待檢測面有明顯劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟三；步驟四：機械拋光；將經(jīng)細研磨合格后的檢測樣件1放在拋光機上進行機械拋光，若拋光后的檢測樣件本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，其特征在于：所述的方法步驟如下：步驟一：檢測樣件（1）的裝卡固定；采用專用夾具將檢測樣件（1）進行裝卡固定，所述的檢測樣件（1）為淬硬軸承鋼環(huán)形零件；步驟二：粗研磨；將檢測樣件（1）的待檢測面以及所述的專用夾具與該待檢測面位于同一平面的端面一同用砂輪機進行粗研磨，之后，用顯微鏡觀察檢測樣件（1）的待檢測面是否平整，若檢測樣件（1）的待檢測面平整，則合格執(zhí)行步驟三；若檢測樣件（1）的待檢測面不平整，則不合格重新執(zhí)行步驟二；步驟三：細研磨；將經(jīng)粗研磨合格后的檢測樣件（1）的待檢測面用金相砂紙進行手工細研磨，若檢測樣件（1）的待檢測面無明顯劃痕，則合格執(zhí)行步驟四；若檢測樣件（1）的待檢測面有明顯劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟三；步驟四：機械拋光；將經(jīng)細研磨合格后的檢測樣件（1）放在拋光機上進行機械拋光，若拋光后的檢測樣件（1）的待檢測面無劃痕，則合格執(zhí)行步驟五；若拋光后的檢測樣件（1）的待檢測面有劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟五：侵蝕；將經(jīng)機械拋光合格后的檢測樣件（1）的待檢測面擦涂侵蝕液進行侵蝕，若無過度侵蝕，則合格執(zhí)行步驟六；若有過度侵蝕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟六：檢測；將侵蝕后的檢測樣件（1）的待檢測面用SEM掃描電子顯微鏡進行觀察，并在該SEM掃描電子顯微鏡下對檢測樣件（1）的待檢測面微觀結構進行測量和拍攝表層微觀結構照片。...

【技術特征摘要】
1.一種用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，其特征在于：所述的方法步驟如下：步驟一：檢測樣件（1）的裝卡固定；采用專用夾具將檢測樣件（1）進行裝卡固定，所述的檢測樣件（1）為淬硬軸承鋼環(huán)形零件；步驟二：粗研磨；將檢測樣件（1）的待檢測面以及所述的專用夾具與該待檢測面位于同一平面的端面一同用砂輪機進行粗研磨，之后，用顯微鏡觀察檢測樣件（1）的待檢測面是否平整，若檢測樣件（1）的待檢測面平整，則合格執(zhí)行步驟三；若檢測樣件（1）的待檢測面不平整，則不合格重新執(zhí)行步驟二；步驟三：細研磨；將經(jīng)粗研磨合格后的檢測樣件（1）的待檢測面用金相砂紙進行手工細研磨，若檢測樣件（1）的待檢測面無明顯劃痕，則合格執(zhí)行步驟四；若檢測樣件（1）的待檢測面有明顯劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟三；步驟四：機械拋光；將經(jīng)細研磨合格后的檢測樣件（1）放在拋光機上進行機械拋光，若拋光后的檢測樣件（1）的待檢測面無劃痕，則合格執(zhí)行步驟五；若拋光后的檢測樣件（1）的待檢測面有劃痕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟五：侵蝕；將經(jīng)機械拋光合格后的檢測樣件（1）的待檢測面擦涂侵蝕液進行侵蝕，若無過度侵蝕，則合格執(zhí)行步驟六；若有過度侵蝕，則不合格重新執(zhí)行步驟四；步驟六：檢測；將侵蝕后的檢測樣件（1）的待檢測面用SEM掃描電子顯微鏡進行觀察，并在該SEM掃描電子顯微鏡下對檢測樣件（1）的待檢測面微觀結構進行測量和拍攝表層微觀結構照片。2.根據(jù)權利要求1所述的用于淬硬軸承鋼加工層微觀結構檢測樣件制備及檢測方法，其特征在于：步驟一中；所述的專用夾具包括芯軸（5）、兩個半圓弧形夾具環(huán)（3）、兩個螺栓（2）及兩個螺母（4），每個所述的半圓弧形夾具環(huán)（3）兩端各設置有一個可供螺栓（2）穿插的固定片，兩個半圓弧形夾具環(huán)（3）相對設置組成一個圓環(huán)形夾具環(huán)，芯軸（5）由同軸且制為一體的小直徑圓柱體和大直徑圓柱體構成，所述的芯軸（5）的小直徑圓柱體設置在所述的圓環(huán)形夾具環(huán)內，所述的檢測樣件（1）套設在芯軸（5）的小直徑圓柱體與圓環(huán)形夾具環(huán)之間，且檢測樣件（1）與圓環(huán)形夾具環(huán)的外端面位于同一水平面上，兩個螺栓（2）分別同時穿插兩個半圓弧形夾具環(huán)（3）兩...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳濤，邱長政，劉獻禮，李素燕，
申請(專利權)人：哈爾濱理工大學，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江;23