1）宏观剥落区域的观察结果（见图5-64）
图5-64 轴承柱宏观剥落观察
通过对产生剥落的轴承柱进行观察及现场情况了解，可以发现：剥落区以小针状或痘状凹坑形式出现在轴承柱的工作部位，并且具有一定的连续性，在剥落区两侧同时伴有锈蚀及麻点出现。初步判断应该是：滚动轴承运转时，其接触部位承受周期性交变载荷，在周期性交变应力的反复作用下，发生塑性变形并萌生裂纹，最终因为裂纹的不断扩展而导致接触表面出现疲劳剥落。
2）显微硬度分析
金相显微镜已经测出，渗碳层的厚度大概在1.3 mm 左右，同时由图5-65 可以看出，表面硬度最低，次表层最高，而理论上渗碳之后表面硬度应该最低，表面硬度之所以最低，应该是因为在渗碳热处理的过程中，表面有塑韧相形成，同时，硬度曲线出现上下波动现象，波动幅值在50HV0.1（误差范围以内）左右，是由于在测硬度时没有避过黑色组织而引起，至于黑色组织具体是什么相，将在后续试验继续探讨。
图5-65 线切割试样的显微硬度曲线
3）成分测量与分析
表5-17 是成分测定结果。
表5-17 G20Cr2Ni4A 钢的化学成分（质量分数%，距表面0.21 mm 处的测定结果）
经查标准，并结合热处理规范，G20Cr2Ni4A 渗碳轴承柱各元素含量均属正常，并无严重超标或者低于标准。通常情况下，成品的表面含碳量应控制在0.8%～1.05%较为合适，碳浓度过低得不到必要的硬度和正常的组织，过高则又易形成粗大碳化物，并易在冷却时析出网状碳化物[1]。渗碳过程中，由表层到心部会形成由高到低而变化的碳浓度梯度。进行成分测定的表面距离试样外表面的距离是0.21 mm，可以判断，工件外表面的碳含量至少在0.5%以上。其次，根据G20Cr2Ni4A 的加工路线可知，为了消除工件外表面的脱碳现象，采用了增大加工余量的办法，磨削加工后，不但可以消除因表层碳浓度过高而形成的粗大碳化物，而且表面含碳量也可达到成品的要求（0.8%～1.05%）。因此，可以初步排除表面脱碳这个影响因素，认为表面剥落现象与脱碳没有太大关系。
4）次表层残余奥氏体含量分析(www.xing528.com)
扫描方向见图5-63（b），利用X 射线衍射（XRD）的方法测定马氏体与残余奥氏体的衍射峰累积强度，并用直接对比法计算次表层中残余奥氏体的含量，样品的衍射峰如图5-66 所示。图中，较矮峰对应残余奥氏体含量，可以看出，残余奥氏体含量高达11.94%，由于是次表层，并结合碳浓度梯度的关系，最外层组织中的残余奥氏体含量应该在11.94%以上。
图5-66 残余奥氏体的衍射峰示意图
（纵向：残余奥氏体含量为11.94%。纵向为垂直于滚柱轴线方向，沿小平面中线向外圆扫描。碳化物体积分数按2%计算）
5）表面及次表面金相组织观察（见图5-67）
图5-67 表面及次表面的金相组织照片
由图5-67（a）可以看出，表面组织分为明显的白亮区、过渡区和较为灰暗的黑色区域。结合图5-66 得出的结论和图5-67（b）、（c）两图可知，二次淬火后，表面存在较少的回火隐晶马氏体和大量的残余奥氏体，光镜下最外层晶粒颜色发白，并发生明显的塑性变形，同样也说明该组织硬度极低。此外，由于高温回火后会得到细小均匀的碳化物，二次淬火温度较低加之冷却速度较慢，会导致随后的油冷得到细小均匀分布的粒状珠光体，同时从晶界上也析出了珠光体。
由图5-67（f）可见，次表层当中存在较少量的针状马氏体和较多的残余奥氏体，同时基体中较多的黑色组织为珠光体。结合上述分析可以发现，材料表面的确存在着大量的残余奥氏体，从晶界处析出的较多的珠光体可以断定，表面剥落还应该与二次淬火后产生的珠光体有关。
6）心部金相组织观察（见图5-68）
图5-68 心部金相组织照片
由于心部含碳量较低，二次淬火后必然会得到板条马氏体组织，从图5-68（c）可明显看到该组织，同时由于残余奥氏体总是与马氏体相伴而生，马氏体片之间还存在有少量的残余奥氏体。因此，心部显微组织含有低碳的回火马氏体和少量的残余奥氏体。由于心部是低碳的，结合对图5-67 的分析过程，油冷后晶界处的黑色组织也应该是珠光体，另外还应有少量的先共析铁素体存在。轴承柱的这种组织特征使得心部硬度不至于过低，并保有一定的韧度，致使材料的屈服点不至于降低，表面硬化层的抗剥落性能得到极大提升。
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