大型支承辊轴承内圈失效分析.pdf

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1、第39卷第5期现代冶金Vo1．39No．52011年1O月ModernMetallurgyOCt．2011大型支承辊轴承内圈失效分析尹成法，张青，吴宁。，胡现龙，冯遵伟(1．宝钢集团常卅I轧辊制造公司，江苏常州213019；2．宁波宝新不锈钢有限公司，浙江宁波315807)摘要：对轴承内圈表面失效进行了分析，认为轴承内圈外表面上产生的裂纹属于磨削裂纹，其产生原因是由于热处理工艺控制不当造成的碳化物和网状碳化物超标。关键词：轴承内圈；支承辊；裂纹；磨削中图分类号：TG333．17伤，结果如图1所示。与轴承滚柱接触的两列区域存引言在大量的网状裂纹，有裂纹

2、的区域绕内圈一周；中间未与滚柱接触的区域未见裂纹缺陷。同时检测另外轴承内圈失效形式多种多样，包括剥落、裂纹、磨3支支承辊轴承内圈表面，均有不同程度的微裂纹。损等，通过失效分析研究，可以了解轴承内圈材料特性，得出正确的结论，来指导轴承内圈的安装、磨削。2．2低倍检验酸浸低倍检验没有发现内圈有低倍组织缺陷。1概况2．3金相检验支承辊规格为1240mmx1370mm×413O对轴承内圈表面宏观所见的龟裂裂纹部位做金mm，材料为7OCr3Mo。第一次上机生产轧制15天相分析。经磨制、抛光后观察，其夹杂物情况正常，裂后，由于轧制声音不正常，下机检查发现辊身边部

3、有纹形态如图2所示。经浸蚀后观察，存在二次淬火、局部剥落。从上机到发生剥落共轧制了5000多t，辊二次回火现象，其结果如图3所示；正常处组织为回身剥落处打磨抛光后，准备磨削支承辊辊身时，发现火马氏体+点、粒状碳化物+少量残余奥氏体，表面辊号端外侧轴承内圈表面上有许多裂纹，如图1所残余奥氏体较少(见图4)，符合大型零件渗碳轴承钢示。该批轴承内圈为国内知名厂家生产，轴承内圈材的要求；经深腐蚀后检验，渗碳层深度约2．31Tim，表料为20Cr2Ni4。明轴承采用了表面渗碳后淬火的热处理工艺；表面残留的粗大碳化物的大小、数量和分布按JB／T8881图1内圈外

4、表面网状裂纹2试验研究2．1表面探伤图2裂纹形态对该轴承内圈外表面进行表面着色和磁粉探收稿日期：2011—08—10作者简介：尹成法(1978一)，男，工程师。电话：(0519)83258406；E—mail：yinchengfaO5O7@l63．corn4O现代冶金第39卷此次分析的轴承内圈的表层金相组织中存在大块碳化物及严重的网状碳化物；磨削过程中磨削工艺不当(如磨削过烈、冷却不良等)时，将引起轴承内套圈外表面局部受热，发生二次淬火或高温回火烧伤；这些受热组织大大降低了材料表面断裂强度，材料表面在磨削应力和组织应力的作用下，产生裂纹。在后续的使用

5、过程中，裂纹进行扩展，导致出现如图1情况的发生。因此，磨削前热处理工艺控制不当和磨削工艺不当是裂纹产生的主要原因。图9对应缺陷处的磁点3．3同批次内圈探伤分析^对同批次的另外8支新轴承内圈探伤检测，发于典型的热裂纹。由图3可以看出表面出现二次淬现有2支内圈外表面有点状缺陷，并且表面有杂波。火、二次回火组织，属于磨削烧伤组织。表明此批轴承内圈热处理工艺质量不稳定，部份轴考虑到轴承内圈使用过程中仅采用了油加热至130。C左右热装，不会产生磨削烧伤。因此，此磨削烧承内圈存在表面碳化物聚集超标现象，这也增加了伤应是在轴承内圈生产过程中磨削控制不当产生。磨裂风

6、险。3·2金相组织分析4结论对于大型渗碳轴承零件，渗层的成分与组织及其在磨削中的变化决定了断裂强度的高低，一般需(1)轴承内圈外表面上产生的裂纹属于磨削裂对马氏体、碳化物、残余奥氏体进行控制：纹；(1)马氏体组织必须细小，因为粗大马氏体的脆(2)轴承内圈外表面磨削裂纹产生的主要原因性较大，甚至存在许多显微裂纹，这种组织易于产生是磨削前热处理工艺控制不当造成的表层中碳化物磨削裂纹；和网状碳化物超标和磨削和磨削工艺不当。(2)严格控制碳化物级别，因为碳化物是脆性相，其断裂抗力低、导热能力差，控制碳化物级别可参考文献：大大减小磨裂几率；(3)残余奥氏体要少

7、，残余奥氏体的导热性只有[1]滚动轴承零件渗碳热处理技术条件[S]．JB／T8881—2001．马氏体的一半，残余奥氏体量越多，磨削过程中的热应力越大，磨裂倾向也随之增加。[2]公差与配合过盈配合的计算和选用[S]．GB5371-85．