1、GCr15 钢套圈开裂失效分析陈秋龙 毛立忠 蔡 (上海交通大学 , 教育部高温材料和高温测试重点实验室 200030)徐忠芳(上海通用轴承有限公司 )【 摘要】 对 GCr15 钢轴承套圈热处理后开裂现象进行的失效分析结果表明 : 轴承套圈热处理组织正常 , 而裂纹附近有脱碳现象证明裂纹来源于热处理之前。【关键词】 GCr15 钢 轴承套圈 开裂 失效分析FAIL URE ANALYSIS TO THE CRACKING INTHE AXLE SLEEVE OF GCr15 STEELChen Qiulong Mao Lizhong Cai Xun(Shanghai Jiaotong Uni
2、versity , key lab. of the ministry of education for high temperature materials and testing)Xu Zhongfang(Shanghai General Bearing Co. , Ltd ,)【 Abstract】 The failure analysis to the cracking in the axle sleeve of GCr15 steel after heattreatment was studied. It was showed that the microstructure of th
3、e bearing axle sleeve was normal afterheat treatment , while there was a decarburized layer near the fracture. Therefore , lt could be concludedthat the craking had occurred before heat treatment.【 Key Words】 GCr15 Steel , Axle Sleeve , Cracking , Heat Treatment上海通用轴承有限公司是专业轴承生产厂家 , 其轴承成品率很高。在最近的轴承套
4、圈成品检验中 , 发现个别轴承套圈有裂纹现象 , 失效率为 1 , 同时在热处理中也发现偶尔有套圈开裂。该轴承套圈材料为 GCr15 钢 , 经正常 840 淬火 + 190 回火处理。为弄清开裂原因 , 我们对开裂套圈进行失效分析。1 试验方法及设备失效套圈经线切割后制作剖面金相 , 在Neophot221 型卧式显微镜上观察其组织形态、裂纹走向变化 , 并用 Beuhler2104 型显微硬度计对裂纹附近组织进行硬度测试 (试验负荷为 50g) ,用 S2520 扫描电镜对套圈进行断口分析。2 试验结果211 显微组织及硬度测试在 400 倍光学显微镜下观察套圈显微组织 ,其表面和心部均为
5、正常的热处理组织 , 细小的未溶碳化物 + 隐针马氏体 + 少量残余奥氏体。在裂纹附近及尖端处的显微组织见图 1、 2。为了判定裂纹附近出现的组织变化 , 我们对其中出现的新相进行了显微硬度定点测试 , 结果见表 1。图 1 裂纹中部附近组织 400 44 第 23卷 第 4 期 上 海 金 属 Vol123 , No142 0 0 1 年 7 月 SHANGHAI METALS July , 2 0 0 1 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/图 2
6、裂纹尖端附近过渡区组织 400 表 1 裂纹附近组织的显微硬度值组织形态 平均显微硬度值 / HV白色组织 188灰色组织 430心部组织 846试验负荷为 50g212 断口形貌断口组织观察结果见图 3、 4。图 3 原始开裂断口形貌 1200 图 4 新撕裂断口形貌 2000 3 结果分析311 裂纹附近组织分析从图 1、 2 中我们可以看到 , 裂纹附近显微组织与正常组织明显不同 , 经组织和硬度的综合分析 , 可以肯定白色组织为铁素体 , 灰色组织为中低碳马氏体。出现此类组织的原因为氧化脱碳造成 , 使 GCr15 钢裂纹表面变成了类似 20Cr 钢表面 1 。由于套圈表现未发现氧化脱
7、碳现象 , 因此该裂纹应在热处理前已存在。裂纹附近产生了氧化脱碳 , 且脱碳区域也是按 GCr15 钢正常工艺热处理的 , 850 的温度对 GCr15 钢已足够了 , 但对已氧化脱碳的裂纹区域其成分相当于 20Cr 钢 ,850 正处于该类钢的铁素体 + 奥氏体两相区 ,因此裂纹区域的最终热处理组织就变成了有未溶铁素体存在 , 还有部分中低碳马氏体。所以 , 可断定裂纹在热处理前已存在 2 。312 断口分析从图 3 的开裂断口形貌看出 , 其晶界显示非常明显 , 属于不正常断口形貌。图 4 是新撕裂断口形貌 , 显示出细小的韧窝形态 , 为正常的韧性断裂 3 。如果裂纹是热处理后形成的 ,
8、 则会产生明显的脆性断裂断口 ; 若裂纹产生在热处理前 , 则由于锻、轧工艺条件远比热处理恶劣 , 断裂界面显示出氧化晶界的现象 , 符合图 3 显示的断口形貌。4 结论根据以上的失效分析 , 以及轴承圈裂纹附近的组织可以证明 , 轴承圈的裂纹发生在热处理之前 , 排除了热处理质量事故。参 考 文 献1 库巴谢夫斯基 . 冶金热化学 . 冶金工业出版社 , 1985 : 3112 上海机械制造工艺研究所 . 金相分析手册 . 机械工业出版社 , 1990 : 5753 美国金属学会 . 金属手册第九卷 . 机械工业出版社 , 1983 :115来稿日期 : 200020721454第 3 期 陈秋龙等 : CCr15 钢套圈开裂失效分析 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/
