申明月

（瓦房店軸承集團(tuán)傳動(dòng)機(jī)械軸承研究所，遼寧大連 116300）

圓柱滾子軸承承載能力強(qiáng)，同時(shí)額定轉(zhuǎn)速較高，常用于各行各業(yè)的機(jī)械設(shè)備中，是應(yīng)用最廣泛的軸承之一。NJ型的圓柱滾子軸承常被用在振動(dòng)電機(jī)中，而振動(dòng)電機(jī)又用于破碎機(jī)、振動(dòng)篩、打包機(jī)、打樁機(jī)等遍布建筑、建材、冶金、輕工等行業(yè)的諸多設(shè)備之上。本文通過(guò)分析某振動(dòng)電機(jī)用圓柱滾子軸承的損壞形式，探討其損壞機(jī)理。

某軸承公司生產(chǎn)的圓柱滾子軸承使用在振動(dòng)電機(jī)上，軸承內(nèi)圈滾道在載荷區(qū)剝離，剝離形貌如圖1所示；軸承內(nèi)徑面對(duì)應(yīng)剝離位置發(fā)生蠕動(dòng)腐蝕，如圖2所示；軸承外徑面有滑動(dòng)痕跡，如圖3所示。

圖1 內(nèi)圈剝離形貌

圖2 軸承內(nèi)徑面蠕動(dòng)腐蝕形貌

圖3 軸承外徑面滑動(dòng)形貌

1 軸承運(yùn)轉(zhuǎn)情況

軸承配合方式：內(nèi)圈間隙配合；軸承冷卻方式：自然；軸承潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑。

待檢試樣如圖4所示，從左至右依次為外圈、內(nèi)圈。

圖4 送檢試樣形貌

2 軸承微觀檢測(cè)

2.1 化學(xué)成分檢測(cè)

采用ARL4460直讀光譜分析儀按GB/T4336—2016《碳素鋼和中低合金鋼多元素含量的測(cè)定火花放電原子發(fā)射光譜法（常規(guī)法）》對(duì)送檢的外圈、內(nèi)圈試樣進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)圖紙，送檢的外圈、內(nèi)圈試樣材料牌號(hào)為標(biāo)準(zhǔn)GB/T18254—2016《高碳鉻軸承鋼》中的GCr15，檢驗(yàn)結(jié)果見表1。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，送檢試樣的化學(xué)成分均符合圖紙中規(guī)定的優(yōu)質(zhì)鋼標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果%

2.2 力學(xué)性能檢測(cè)

采用HR-150A洛氏硬度計(jì)（檢測(cè)范圍：20～67HRC），按GB/T230.1—2018《金屬材料洛氏硬度試驗(yàn)方法》對(duì)外圈和內(nèi)圈試樣端面及芯部進(jìn)行檢測(cè)。該軸承內(nèi)外圈有效壁厚均為13.25 mm，檢測(cè)結(jié)果見表2。根據(jù)圖紙，外圈和內(nèi)圈試樣硬度均不符合GB/T34891—2017《滾動(dòng)軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 硬度檢測(cè)結(jié)果HRC

2.3 非金屬夾雜物檢測(cè)

采用LEICA DMRXE金相顯微鏡按GB/T10561—2005《鋼中非金屬夾雜物含量的測(cè)定-標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)圖顯微檢驗(yàn)法》對(duì)送檢試樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表3。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，非金屬夾雜物符合GB/T18254—2016《高碳鉻軸承鋼》標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 非金屬夾雜物檢測(cè)結(jié)果級(jí)

2.4 金相組織檢測(cè)

采用LEICA DMRXE金相顯微鏡按GB/T34891—2017《滾動(dòng)軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》對(duì)外圈和內(nèi)圈試樣進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見表4。由于內(nèi)外圈表層組織中屈氏體含量較大，已無(wú)法對(duì)其進(jìn)行淬火馬氏體組織級(jí)別評(píng)定。外圈和內(nèi)圈金相組織均不符合GB/T34891—2017《滾動(dòng)軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術(shù)條件》標(biāo)準(zhǔn)要求，照片見圖5-10。

表4 顯微組織檢測(cè)結(jié)果級(jí)

圖5 外圈距表層3mm 以內(nèi)屈氏體×500

圖6 外圈距表層3mm 以外屈氏體×500

圖7 內(nèi)圈距表層3mm 以內(nèi)屈氏體×500

圖8 內(nèi)圈距表層3mm 以外屈氏體×500

圖10 內(nèi)圈網(wǎng)狀碳化物組織×500

3 分析與討論

送檢的外圈和內(nèi)圈試樣表層及芯部屈氏體均超標(biāo)，這是由于熱處理加熱不足或冷卻不良所致。

超標(biāo)的屈氏體引起軸承的硬度和強(qiáng)度下降，對(duì)其耐磨性和耐疲勞性也不利[1]。由于內(nèi)圈的屈氏體超標(biāo)更為嚴(yán)重，其硬度遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)要求[2]；內(nèi)圈的網(wǎng)狀碳化物超標(biāo)，在軸承使用過(guò)程中也會(huì)加劇其剝離，因此內(nèi)圈在載荷區(qū)首先發(fā)生剝離。

4 結(jié)語(yǔ)

軸承顯微組織決定其機(jī)械性能，因此產(chǎn)品加工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行熱處理工藝，避免產(chǎn)生不合格組織。