渗碳钢轴承外圈开裂例子及原因的分析
渗碳钢是一种常见的轴承材料。以下轴承型号查询网(简称轴承型号查询网)举例说明渗碳钢圆锥滚子轴承外圈开裂的列，分析轴承外圈开裂的宏观特征、断裂检查和金相组织检查，分析圆锥滚子轴承外圈开裂的具体原因。
锥形滚子轴承外圈开裂的宏观特征。
如图1和2所示，失效的渗碳钢圆锥滚子轴承外圈表面除了一个贯通且轴平行的裂纹外，还有两个来自大裂纹的散射细裂纹。除了两端和中间的非工作区外，套圈上还有两个大的磨损区，呈不同的亮白色光泽带。从距离端面约20毫米的磨损区边缘开始，分布着许多刻度的小直裂纹，方向与大裂纹平行，最长40毫米左右，大多为5-10毫米。这些特征表明，贯通的大裂纹是由这些小裂纹之一发展而成的。
图1外圈表面与端面20毫米处的刻度裂纹。
图2磁粉检测发现的刻度裂纹。
外圈断口扫面电镜检查。
图3显示了外圈原始大裂纹断口的宏观特征，表现为脆性断裂特征，在外圈断口外表面刻度状裂纹区对应的断口处可以看到疲劳源的特征，如图4所示。因此，可以判断套圈的裂纹是疲劳脆性断裂。
图3断口的宏观特征。
图4疲劳源位置。
通过扫描电镜检查发现，疲劳源区域位于套圈外表面的白亮带，如图5、6所示。由不同放大倍率的断口组织可以看出，该白亮区域位于渗碳淬火层表面，即靠近套圈外表面。渗碳淬火层在疲劳区以下的裂纹呈解理裂纹特征，如图7所示，表明疲劳裂纹很快就会发生一次性快速断裂。套圈中心的断口组织以韧窝为主，是由于板条中心较软的马氏体组织，如图8所示。
扫描电镜下的细节如图9所示，外圈表面白亮磨损区大量细小开裂，可见这些细小开裂均平行于贯通与贯通的主裂纹平行，与外圈表面的磨损方向完全垂直。采用与小裂纹平行的方向。
通过对金相样品磨损区域的显微硬度对比试验，发现磨损区域以下约0.1mm深度截面上的硬度值高于渗碳淬火层(见图10)，说明套圈外表面的磨损区域出现了硬化现象，磨损硬化层的硬度为923HV,941HV，渗碳硬化层的硬度为730HV,719HV。
三是金相组织检查。
外表面磨损区有一层厚度约0.05毫米的耐腐蚀白亮区，白亮区下方为正常渗碳淬火层，即小针状马氏体组织(见图11)，套圈心部为板状淬火马氏体组织(见图12)。
四是化学成分分析。
如图13所示，化学成分分析见附表，两种分析均表明套圈材料的化学成分符合G20CrNi2Mo标准。
图13能谱分析结果。
套圈材料化学成分分析结果(质量分数)(%)
五是总结。
(1)裂纹套圈材料的化学成分、渗碳热处理技术和金相组织正常。
(2)套圈开裂是由疲劳引起的脆性断裂，疲劳源位于套圈外表面摩擦损伤硬化区域。
(3)轴承磨削加工时表面有磨削烧伤或二次硬化现象，轴承运转中外圈有偏载滑动磨损现象，轴承外圈在摩擦损伤区域发生硬化和裂纹。同时，运转中套圈受到较大压力，套圈周围方向产生较大的交变拉伸应力，引起磨损区表面的细小裂纹，产生疲劳源，最终导致套圈贯通性裂纹。
