轴承内圈裂纹分析_青岛英特质量工程技术有限公司

轴承内圈裂纹分析

2021-09-29 浏览次数：489次

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，金相分析，晶粒度，非金属夹杂物含量及断口形貌分析，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。

由结果可知，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**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*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

图2 出现裂纹轴承内圈金相组织 500×

图3 未出现裂纹轴承内圈金相组织 500×

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