轴承柱表面剥落原因分析

1）接触疲劳机理

宏观分析表明：轴承柱失效形式是表面出现大量的剥落坑。根据轴承柱受力分析与观察到的现象可以断定，轴承柱的失效属于接触疲劳破坏。接触疲劳的宏观典型特征是在接触面上出现许多小针状或痘状凹坑，并有疲劳裂纹发展痕迹[3]。疲劳剥落可分为裂纹起源和裂纹扩展两个阶段。在循环交变接触应力作用下，首先在材料的薄弱部位产生微裂纹即疲劳源（如大颗粒碳化物或夹杂物与基体的交界处），进而微裂纹扩展使局部金属从接触表面剥离形成剥落坑，使轴承的摩擦力矩和发热量增大，噪声和振动增加，剥落进一步增大、增多，严重时导致轴承零件断裂或发热卡死[4]。

2）剥落原因分析

现已明确残余奥氏体数量过多，容易引起接触疲劳发生。前述试验结果表明：失效的轴承柱表面残余奥氏体接近12%，如此多的残余奥氏体存在，是引起轴承柱早期失效的重要原因之一。钢中残余奥氏体含量的多少，对钢的性能有着重要的影响，当残余奥氏体含量大于10%时会显著降低齿轮和滚动轴承的寿命，尤其对工具钢，残余奥氏体含量最好控制在5%以下，否则显著降低9SiCr、GCr15 及渗碳材料的寿命[2]。因此可以断定，次表层及最外层当中存在着的大量残余奥氏体是轴承柱表面发生剥落的一个重要因素。根据表5-17 数据可以推知，工件表面的含碳量已经超过要求的水平，由于含碳量过高，Ms 点降低，导致二次淬火后表层组织中残余奥氏体的含量增多。(www.xing528.com)

其次在表面组织中发现较多的珠光体沿晶界析出，见图5-67（b）、（c），珠光体本身的硬度远低于回火马氏体，在承受交变载荷时，同样容易引起表面剥落。表面出现较多的珠光体组织，是引起表面剥落的又一重要原因。为什么会在组织中存在大量珠光体组织？可以根据轴承柱的制造工艺分析出结论。由于在二次淬火时采用了油冷，所以轴承柱表面出现珠光体可能有两个原因。一是由于淬火油长期使用，造成油本身失效，冷却能力大幅度降低。由于淬火油本身冷速变慢导致在淬火过程中珠光体沿界面析出。二是从工件出炉到进入油槽时间过长（即淬火转移时间过长），导致珠光体析出。也有可能是两种因素均存在。

3）结 论

G20Cr2Ni4A 渗碳轴承柱的表面剥落原因是轴承柱渗碳＋淬火后表面组织中存在大量的残余奥氏体及珠光体。表面出现大量珠光体的原因是：淬火油冷却能力不够或淬火转移时间过长所致。