分析SKF軸承鋼球中的裂紋
鋼球是一種承載球軸承載荷的滾動元件。它是球軸承中最重要的零件之一。其處理過程非常復(fù)雜。從冷head或熱軋，鍛造毛坯到最終的清潔和包裝，涉及許多過程。
工藝，每個工藝過程都會對鋼球的內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量產(chǎn)生更大的影響。
鋼球的制造質(zhì)量將直接影響軸承的使用壽命，因此極為重要。
鋼球的冶金缺陷導(dǎo)致軸承失效的情況很普遍，分析也不難，但是對于小尺寸鋼球的開裂，尤其是由固有的冶金缺陷引起的裂紋，很難找到滾動體材料的方向是通過熱酸洗，所以分析
難度會增加。
本文采用金相，硬度測試，宏觀和微觀觀察與分析方法來拓寬思路并分析鋼球裂紋的原因。
A公司發(fā)送了5個成品鋼球進行檢查，將其切成半粒。該材料是GCr15軸承鋼。加工過程如下：φ6.0mm熱軋圓盤連續(xù)鑄造→球化退火冷拔成φ4.5mm→經(jīng)過應(yīng)力退火后冷軋成φ3.2mm→冷拔成φ2.5mm應(yīng)力退火后→冷-成鋼球→冷熱加工成φ2.36mm成品鋼球。
這批中有300萬個鋼球。在使用過程中，用戶發(fā)現(xiàn)大約60片藥片破裂了一半，并要求分析鋼球破裂的原因。
1。觀察與分析
1提交宏觀形態(tài)檢查的五個半晶粒鋼球裂縫的中心部位材料呈線性分布，邊緣光亮不均勻，有明顯的擠壓和磨損跡象。
圖1送檢鋼球宏觀形貌
（2）斷口的微觀形貌觀察與分析
為了更詳細地觀察缺陷形貌，任取半粒鋼球放置在JSM-6380LV掃描電子顯微鏡下變倍觀察斷口形貌，結(jié)果表明：鋼球中心部位約3/5斷口呈深淺不一平行的條帶狀，形貌自然、疏松，其余部位主要呈擠壓、磨損狀態(tài)，局部為瓷狀斷裂面，斷口的微觀形貌見圖2～圖5。采用EDS7582能譜儀對條帶的多處部位進行微區(qū)成分分析，發(fā)現(xiàn)材料內(nèi)存在異常元素，主要為氧、鈣、鎂及微量的鈉。
（3）金相檢驗
取一粒鋼球從心部條帶處橫向解剖，經(jīng)磨制后觀察發(fā)現(xiàn)：
①條帶剖面深度約0.25mm，條帶周圍還存在一些小孔隙（見圖6、圖7）。
②將鋼球沿條帶磨制，并采用4%硝酸酒精溶液腐蝕后發(fā)現(xiàn)，條帶主要位于帶狀碳化物上并與其方向一致（見圖8）。
③鋼球的帶狀碳化物按GB/T18254—2002標(biāo)準(zhǔn)評為2.5級（見圖9、圖10），不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
④鋼球的淬回火組織過熱且極不均勻，按JB/T1255—2014標(biāo)準(zhǔn)評定為大于4級，網(wǎng)狀碳化物為2級，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求（見圖11）。
2.結(jié)果分析
根據(jù)宏觀、微觀觀察分析及金相檢驗的結(jié)果可以確定：
（1）鋼球是在安裝到SKF軸承內(nèi)部后使用過程中開裂的，開裂方向均為材料軋制方向。
（2）鋼球心部存在明顯的疏松條帶，帶狀碳化物超標(biāo)且表面含有氧、鈣、鎂等異常元素。另外，條帶深度約0.25mm，由此確定鋼球心部存在縮孔殘余，屬于冶金缺陷，這也是導(dǎo)致鋼球在使用過程中發(fā)生開裂的主要原因。
（3）鋼球的淬回火組織過熱使其脆性增大，降低了抗壓強度，使鋼球更容易發(fā)生開裂。
3.結(jié)語
當(dāng)鋼球尺寸較小或斷口擠壓、磨損較嚴(yán)重時，無法確定材料軋制方向，也難以進行常規(guī)的斷口分析，此時可以通過金相法，通過觀察缺陷形貌與金相組織的關(guān)系找到開裂的主要原因。
