軸承內(nèi)圈裂紋分析

時間：2021-09-29作者：青島英特質(zhì)量工程技術(shù)有限公司瀏覽：448

蓄電池箱用軸承在返廠檢修時發(fā)現(xiàn)軸承內(nèi)圈出現(xiàn)裂紋，出現(xiàn)裂紋軸承如圖1所示。為確定軸承內(nèi)圈裂紋出現(xiàn)的根本原因，分別對軸進行了化學(xué)成分分析，硬度，金相分析，晶粒度，非金屬夾雜物含量及斷口形貌分析，同時對使用中的未出現(xiàn)裂紋的軸承內(nèi)圈進行了金相分析和晶粒度。

        由結(jié)果可知，軸承材質(zhì)符合GB/T 1220中4Cr13的要求，為馬氏體不銹鋼。內(nèi)圈存在嚴(yán)重的硫化物夾雜，同時存在嚴(yán)重的帶狀組織，碳化物偏析嚴(yán)重，奧氏體晶粒較粗大，斷口形貌顯示內(nèi)圈斷裂主要為沿晶斷裂。研究表明(1)，熱處理過熱會導(dǎo)致4Cr13力學(xué)性能大幅度降低，當(dāng)熱處理溫度1050℃上升到1100℃時，抗拉強度降低22%，屈服強度降低48%。

        軸承內(nèi)圈斷裂根本原因是原材料存在偏析缺陷，熱處理工藝不當(dāng)（加熱溫度過高）導(dǎo)致晶粒粗大，嚴(yán)重降低產(chǎn)品力學(xué)性能，在安裝及使用過程中軸承內(nèi)圈受到拉應(yīng)力**過其屈服強度，導(dǎo)致內(nèi)圈開裂。

        通過對未開裂軸承內(nèi)圈金相及晶粒度的分析，未出現(xiàn)裂紋軸承的內(nèi)圈也存在開裂風(fēng)險，建議更換。

(1) 《過熱淬火對4Cr13零件的金相組織力學(xué)性能及尺寸穩(wěn)定性的影響》 《航天工藝》1992年*3期 虞雪麗 上海精密儀器研究所

圖1 斷裂軸承照片

1. 化學(xué)成分分析：

測試方法：GB/T 11170-2008

元素	要求(wt)(1)，%	結(jié)果(wt)，%	結(jié)論
碳(C)	0.36~0.45	0.35(2)	符合
硅(Si)	≤0.60	0.33	符合
錳(Mn)	≤0.80	0.42	符合
磷(P)	≤0.040	0.028	符合
硫(S)	≤0.030	0.008	符合
鉻(Cr)	12.00~14.00	12.63	符合
鎳(Ni)	≤0.60	0.27	符合
銅(Cu)	-	0.11	符合

 

2. 硬度測試：

測試方法：GB/T 230.1-2018

測試項目	試樣	測試位置	結(jié)果			平均值
HRC	軸承外圈	端面	55.5	55.2	55.8	55.5
	軸承內(nèi)圈	端面	56.6	56.6	55.9	56.4

 

3. 金相分析&晶粒度測試：

測試方法：GB/T 13298-2015& GB/T 13299-1991&GB/T 6394-2017

 

測試項目	試樣	結(jié)果
金相	出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	馬氏體基體上分布著顆粒狀及塊狀碳化物，碳化物存在嚴(yán)重偏析
	未出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	馬氏體基體上分布著顆粒狀及塊狀碳化物，碳化物存在嚴(yán)重偏析
帶狀組織	出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	3級
	未出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	3級
奧氏體晶粒度	出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	6.0級
	未出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈	6.5級



圖2 出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈金相組織 500×
 



圖3 未出現(xiàn)裂紋軸承內(nèi)圈金相組織 500×


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