轴承内圈裂纹分析

发布日期：2020-05-18 11:25　浏览次数：

蓄电池箱用轴承在返厂检修时发现轴承内圈出现裂纹，出现裂纹轴承如图1所示。为确定轴承内圈裂纹出现的根本原因，分别对轴进行了化学成分分析，硬度检测，金相分析，晶粒度检测，非金属夹杂物含量检测及断口形貌分析，同时对使用中的未出现裂纹的轴承内圈进行了金相分析和晶粒度检测。

由检测结果可知，轴承材质符合GB/T 1220中4Cr13的要求，为马氏体不锈钢。内圈存在严重的硫化物夹杂，同时存在严重的带状组织，碳化物偏析严重，奥氏体晶粒较粗大，断口形貌显示内圈断裂主要为沿晶断裂。研究表明(1)，热处理过热会导致4Cr13力学性能大幅度降低，当热处理温度1050℃上升到1100℃时，抗拉强度降低22%，屈服强度降低48%。

轴承内圈断裂根本原因是原材料存在偏析缺陷，热处理工艺不当（加热温度过高）导致晶粒粗大，严重降低产品力学性能，在安装及使用过程中轴承内圈受到拉应力超过其屈服强度，导致内圈开裂。

通过对未开裂轴承内圈金相及晶粒度的检测分析，未出现裂纹轴承的内圈也存在开裂风险，建议更换。

(1) 《过热淬火对4Cr13零件的金相组织力学性能及尺寸稳定性的影响》《航天工艺》1992年第3期虞雪丽上海精密仪器研究所

图1 断裂轴承照片

1. 化学成分分析：

测试方法：GB/T 11170-2008

元素	要求(wt)(1)，%	结果(wt)，%	结论
碳(C)	0.36~0.45	0.35(2)	符合
硅(Si)	≤0.60	0.33	符合
锰(Mn)	≤0.80	0.42	符合
磷(P)	≤0.040	0.028	符合
硫(S)	≤0.030	0.008	符合
铬(Cr)	12.00~14.00	12.63	符合
镍(Ni)	≤0.60	0.27	符合
铜(Cu)	-	0.11	符合

2. 硬度测试：

测试方法：GB/T 230.1-2018

测试项目	试样	测试位置	结果			平均值
HRC	轴承外圈	端面	55.5	55.2	55.8	55.5
HRC	轴承内圈	端面	56.6	56.6	55.9	56.4

3. 金相分析&晶粒度测试：

测试方法：GB/T 13298-2015& GB/T 13299-1991&GB/T 6394-2017

测试项目	试样	结果
金相	出现裂纹轴承内圈	马氏体基体上分布着颗粒状及块状碳化物，碳化物存在严重偏析
金相	未出现裂纹轴承内圈	马氏体基体上分布着颗粒状及块状碳化物，碳化物存在严重偏析
带状组织	出现裂纹轴承内圈	3级
带状组织	未出现裂纹轴承内圈	3级
奥氏体晶粒度	出现裂纹轴承内圈	6.0级
奥氏体晶粒度	未出现裂纹轴承内圈	6.5级