劉剛，王俊海，亓俊鴻（hóng）

(山東（dōng）泰山鋼鐵（tiě）集團有限公司，新材料研究所（suǒ），山東 271100)

摘　要：某冷軋廠（chǎng）950mm軋機中間（jiān）輥用滾珠軸承經短時間使用後（hòu）發生滾珠斷裂。采用化學成分分析（xī）、硬度檢測和金相檢驗等方法對斷裂的滾珠進行（háng）分析。結果表明，該（gāi）滾珠碳含量偏高，基體中存在碳（tàn）化物聚集現象，滾珠局部（bù）硬（yìng）度偏低（dī），且非金屬夾雜物過多，這（zhè）些Z終導（dǎo）致滾珠在（zài）運行（háng）過程中發生斷裂。

我（wǒ）公（gōng）司冷軋（zhá）廠購自某軸承公司的950mm軋機中間輥推力軸承，經短時間的使用，滾珠發生斷裂，滾珠直徑（jìng）為26.5mm，軸承型號為156134，軸承外圈、軸承內圈、保持架等各部（bù）件表現正常，但滾珠發生斷裂，筆者對失效軸承滾珠進行了檢測和分析。

1　試驗（yàn）方法

(1)宏觀（guān）檢測:對開裂（liè）滾珠（zhū）進行宏觀形貌分析並進行圖像（xiàng）采集。

(2)化（huà）學成分檢測：磨製化學成分分析用滾珠試樣，用SPECRTOLAB M9型光電（diàn）直讀光譜儀對鋼板化學成分進（jìn）行檢測。

(3)硬度檢測：用（yòng）HR-150A洛氏硬度計測量開裂滾（gǔn）珠硬度。

(4)金（jīn）相分析:在（zài）滾珠斷麵上截取金相試樣磨製、拋光，在GX51金相顯微鏡上進行金相分析。

2　檢測結（jié）果（guǒ）

2.1宏觀分析

圖1為軸承中（zhōng）開裂（liè）滾珠球麵及斷口宏觀形（xíng）貌。滾（gǔn）珠球麵有明顯的塑性變形痕跡，球麵磨損、變形較為嚴重，整個滾（gǔn）珠從中間裂為兩個半球，在滾珠邊沿靠近（jìn）球麵處存在嚴重的塑性變形，造成整個滾珠斷裂為兩半的脆性斷裂源存在於靠近（jìn）球麵塑性變形區域的滾珠內（nèi）部，即為圖1(b)滾珠斷口（kǒu）形貌中的圓圈（quān）標示區域，在（zài）此脆性斷口區域存在由滾珠（zhū）表麵塑性變形區域向滾珠內部延伸的細（xì）小（xiǎo）裂紋。

2.2化學成分檢測

試樣（yàng）化學成分檢測（cè）結果見表1。

通過化學成（chéng）分檢測結果（guǒ）可以看（kàn）出，滾珠化學成分與我（wǒ）國GCr15成分相似，此（cǐ）滾珠中碳含量比GCr15高。

2.3硬度檢測

對斷裂滾珠進行洛氏硬度檢測，分別選取7個檢（jiǎn）測點進行硬度值測定，測定結果（guǒ）見表2。按照JB/T1255—2001的規定，直徑小於30mm的滾珠，常溫回火後的硬度要求應（yīng）在61～66HRC範圍內，在硬度測量過程中（zhōng）還發現滾珠硬度分布不均，局部硬度遠低於標（biāo）準要求。

2.4金相分析

截取檢測試樣，磨製、拋光後進行金（jīn）相檢測，圖2為試樣基體組（zǔ）織中的夾雜物圖片，夾雜物級別為D類（lèi）1.5級。按照GB/T18254－2002標準要求，軸承鋼中非金（jīn）屬夾雜物D類應小（xiǎo）於1.0級，此滾珠非金屬夾雜物（wù）超標（biāo）。

利用硝酸酒精溶液對（duì）組織（zhī）進行（háng）腐蝕，腐蝕後組織形貌見圖3，滾珠邊部大部分區域碳化物（wù）分（fèn）布均勻，如圖3(a)所示，但（dàn）在局部（bù）區域存在大塊碳化物，如圖3(c)、圖3(d)所示。滾珠心部（bù）也存在碳化物聚集區，如圖3(b)所示。表3為滾珠的詳（xiáng）細金相分析結果。

3　討（tǎo）論

通過（guò）宏觀檢測發現滾珠球麵有明顯的塑（sù）性（xìng）變形痕（hén）跡，球麵磨損（sǔn）、變形較為嚴重，整個滾珠從中間裂為兩個半球（qiú），在滾珠斷麵（miàn）上存在由（yóu）球麵塑性變形區域（yù）延伸至脆性斷裂源的細小裂紋，同時硬度（dù）檢測發現，滾珠（zhū）局部區域硬度較低，滾珠硬度偏低極易引起滾珠失效。因此可以推（tuī）測此滾珠由於局部硬度較低，在（zài）使（shǐ）用過程中發生局部（bù）塑性變形，塑性變形引起滾珠內部產生細微裂紋，進而引起整個滾珠斷裂為兩個（gè）半球。

在金相分析中發現，滾珠中碳化物分布不均，滾珠（zhū）邊沿局部（bù）區域存在碳化物聚集現象，直接導致滾珠局部位置硬度值偏（piān）低，同時滾（gǔn）珠心（xīn）部碳化物也存在區域集中現象，滾珠心部碳化物的（de）分布對滾珠使用壽命具有重要影響。在化學分析中發現，滾珠中碳含量超標，較高的碳含量造成滾珠（zhū）脆性增加，尤其是滾珠心部碳化物密集區域脆斷（duàn）敏感性進一（yī）步強化（huà）。金相分析還發現滾珠中夾雜物含量超標，較多的非金屬夾雜（zá）物是造成此（cǐ）滾珠在塑（sù）性變形過程中（zhōng）產生內部裂紋並Z終引起整個滾珠裂為兩個半球的主要原因。

4　結論與建議

綜上所述，此滾珠表麵碳（tàn）化物分布不均（jun1），造成滾珠局部區域（yù）硬度（dù）偏（piān）低（dī），化學成分中較高的碳含量及滾珠（zhū）心（xīn）部大量碳化物密集區（qū）域，造成（chéng）滾珠（zhū）內部區域的脆性增加，在軸承使（shǐ）用過程中，滾珠表麵由於硬度偏低發生塑性變形，同時因為滾珠中非（fēi）金屬夾雜物含量過高，滾珠心部存在碳化物大量密集的脆硬區域，使滾珠在塑性變形過程中產生內（nèi）部細小裂（liè）紋，細微裂紋向滾珠（zhū）心部脆硬區域延伸，造成滾珠內部脆性（xìng）斷裂源的出現?進而引起整個滾珠裂為兩半。

滾珠中非金屬夾雜物為D類1.5級，超出國標要求，且碳化物分布不均勻，滾珠硬度不符合技術要求，說明滾（gǔn）珠材料性能不符合技術要求，應停止使用並進行更換。

來源：《中國重型裝備》