E2330轴承内套滚道剥离失效—论文研究.docx

E2330轴承内套滚道剥离失效分析李海刚DemoLaboratory of BEI JING OPTON ZEISS scanning electron microscope摘要:通过蔡司扫描电子显微镜及能谱仪测试分析E2330轴承内套滚道剥落的原因。结果表明:由于E2330轴承内套成分不均,引起轴套内局部的碳、铬元素浓度的偏高，形成大量大块呈圆形碳化物、淬火组织和残余应力的分布不均匀即增加了基体脆性，导致了E2330轴承内套早期剥落失效。abstract:through the ZEISS scanning electron microscope and energy-dispersive spectroscopy (eds) test analysis, E2330 bearingsinsideset of groove causes are determined. The results show that: E2330 bearings inside because of the uneven composition, cause local of carbon in the collar, chromate element concentration on the high side, form a large chunk of a round carbide, quenching organization and residual stress of uneven distribution that to increase the matrix brittle, leading to the E2330 bearings inside set of early failureof spalling. 关键词:轴承滚道；剥落；碳化物；应力keyword:balltrack；spalling；carbide；stress轴承内套在工作中往往会由于结构设计不合理，材料质量差、性能低，工作表面的缺陷、冲击、振动、安装不当和润滑不良等原因，造成轴承早期失效。有关资料[1]表明轴承材料问题和使用不当造成的轴承早期失效，要占到轴承失效事故总量的90%以上。某公司生产的E2330轴承内套滚道，在使用过程中出现轴承内套滚道早期剥落失效现象，在反复的滚动和滑动作用下，轴承和轴承套圈接触表层和表面将出现疲劳。重复性的加载、卸载循环会产生表层变形和表面裂纹，超过一定循环次数后，表面最终剥离出碎片，在表面上留下凹坑，它们被称为点蚀或剥落坑。Φ300mmGCr15轴承钢内套在滚道处发生较大面积的剥落，因在剥落后机器仍在运转，轴承内套滚套在轴承反复的滚动和滑动作用下，剥落坑断裂原始面貌已经面目全非，坑底表面十分光滑，给分析剥落原因带来较大困难，为此，笔者采取综合分析方法，在蛛丝马迹中寻找可疑的信息，在剥离处中心沿纵向切开，进行扫描电镜及能谱分析，以寻求失效根本原因。1 蔡司扫描电子显微镜及能谱仪测试分析1.1在剥离处中心沿纵向切开，进行扫描电镜观察；经拆套后发现钢球、保持架以及外套都完好无损，只有轴承的内套滚道撕裂剥离，剥离坑呈V字形，剥离坑底部光滑，坑的上下各有一处凸起及二次裂纹，如图 1、2所示。图 1轴承内套滚道撕裂剥落图 1 轴承内套滚道剥落小颗粒的宏观形貌形貌1.2 在轴承内套滚道上取样，试样经磨抛后，经4%硝酸酒精溶液腐蚀后，在蔡司扫描电子显微镜观察剥离部位附近的纵向面上存在较多的大块呈圆形碳化物，不均匀分布，见图2.1、2.2、2.3、2.4所示；碳化物组织颗粒边缘的微裂纹形貌，见图2.5、2.6所示。大块圆形碳化物、碳化物组织颗粒边缘的微裂纹形貌，使热处理后轴承套的使用性能变差、寿命变短。2.22.32.42.52.6图 2扫描电镜轴承内套滚道的碳化物组织1.3在原始轴承内套滚道上取样，经过酒精清洗后，在蔡司扫描电子显微镜观察原始轴承内套滚道剥离形貌中，发现多处剥离一次裂纹及二次裂纹，如图3.1、3.2所示；在轴承内圈滚道底部剥落块观察到的接触疲劳轮胎状条纹形貌，在疲劳裂纹开裂后的断口相对面上，在规则的往复推压时，由相对面上的尖刃，大颗粒碳化物质点反复挤压或刻入形成压痕，这些压痕与汽车轮胎在泥地上的压痕十分相似，因此成为轮胎压痕，如图3.3所示；在轴承内圈滚道底部观察到的接触疲劳剥落块形貌，如图3.4所示。3.13.23.3 3.4图3轴承内套滚道的剥落裂纹形貌1.4对经4%硝酸酒精溶液腐蚀后试样进行蔡司扫描电子显微镜结合能谱，进行能谱测试，发现显微组织中碳化物中大量存在强碳化物元素，表明轴承内套在进行回火时碳化物不能充分分解，并其中任意一个碳化物进行能谱分析，分析表明碳化物中