G20CrNi2Mo滲碳鋼制圓錐滾子軸承外圈，在使用過程中出現開裂現象。由于該軸承產量高，使用部位關鍵，為避免再出現同樣的開裂現象，必須找出其產生失效的原因。本文通過宏觀分析、微觀分析、掃描電鏡的分析，就開裂的原因進行了討論。

1.外圈開裂宏觀特征

(資料圖)

失效的滲碳鋼制圓錐滾子軸承外圈外表面除有一條貫通的、且與軸線平行的開裂裂紋外，還有兩條源自大裂縫的散射細裂紋。除兩端及中部非工作區外，套圈上有兩道大的磨損區，呈不同的亮白色光澤帶。從距端面約20mm的磨損區邊緣開始分布有多條“刻度”狀細小直裂紋，方向與大裂紋平行，最長的40mm左右，多數為5～10mm，如圖1、圖2所示。這些特征說明，貫通的大裂紋是由這些細小裂紋之一發展而成。

2.斷口掃描電鏡檢查

外圈原始大裂紋的斷口宏觀特征如圖3所示，呈現脆斷特征，在外圈斷口外表面“刻度”裂紋區對應的斷口處能見到疲勞源特征，如圖4所示。據此可判斷套圈的開裂為疲勞脆斷。

在掃描電鏡下檢查發現，疲勞源區位于套圈外表面的白亮帶中，如圖5、圖6所示，從不同放大倍率的斷口組織可以看到該白亮區位于滲碳淬火層的表面，即靠近套圈的外表面處。疲勞區域以下的滲碳淬火層開裂呈解理開裂特征，如圖7所示，說明疲勞開裂不久就發生了一次性的快速斷裂。套圈心部的斷口組織以韌窩為主，是由于心部為較軟的板條馬氏體組織所致，如圖8所示。

外圈外表面上的白亮磨損區大量的細小開裂在掃描電鏡下的細節如圖9所示，可以看出這些細小開裂都平行于貫通的主開裂，與外圈表面上的磨損方向完全垂直。在與小開裂平行方向制成的金相試樣的磨損區進行顯微硬度對比測試發現，磨損區以下約0.1mm深度的截面上的硬度值比滲碳淬火層的硬度高（見圖10），這說明套圈外表面上的磨損區產生了硬化現象，磨損硬化層硬度為923HV、941HV，滲碳淬火層硬度為730HV、719HV。

3.金相組織檢查

外表面磨損區有一層約0.05mm厚的耐浸蝕白亮區， 白亮區之下為正常的滲碳淬火層，即細小針狀馬氏體組織（見圖11），套圈心部為板條狀淬火馬氏體組織（見圖12）。

4.化學成分分析

能譜分析如圖13所示，成分分析見附表，能譜和化學分析都表明套圈材料的化學成分符合G20CrNi2Mo標準要求。

5.結語

（1）開裂套圈材料的化學成分、滲碳熱處理工藝及金相組織正常。

（2）套圈的開裂屬疲勞引起的脆性斷裂，疲勞源位于套圈外表面磨擦損傷硬化區。

（3）軸承在磨削加工時表面有磨削燒傷或二次硬化現象，軸承在運行中外圈有偏載滑動磨損現象，導致軸承外圈在磨擦損傷區中產生了硬化和開裂。同時運行中套圈受到較大的壓力，在套圈四周方向上產生較大交變拉應力，促成了磨損區表面的細小開裂并引發疲勞源萌生，最終造成套圈貫穿性開裂。

來源：熱處理生態圈

標簽：