KHM518445 轴承套圈断裂分析

GXF360 2019-11-08

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我公司提供给客户的KHM518445淬火件，经客户双端面磨削加工后，发现有一件套圈发生断裂，如图 1所示。裂纹外观：裂纹笔直，具有高应力断裂特征。大端面倒角处明显的破损（箭头所致）。

我们对客户反馈的KHM518445断裂套圈进行了分析。该批轴承套圈的生产工艺流程为：棒料中频感应加热→下料→锻造成形→球化退火→车削→淬回火→磨削双端面。

锻造采用感应加热，温度1050～1100℃；车削：数控车床成形加工；淬火加热在保护气氛网带式淬火加热炉中进行。工艺为加热温度Ⅰ区825℃、Ⅱ区835℃、Ⅲ区835℃、Ⅳ区830℃，加热时间64min，淬火冷却介质为等温光亮淬火油，油温98℃。油淬后用80℃左右热水清洗，9～12℃冷水二次冷却，然后170℃×6h回火后进行抛光处理。再经磨削加工。

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图 1

1.检验方法和结果

（1）材料分析依据GB/T18254—2016标准，对化学成分进行检测，结果如表1所示，可见化学成分符合《GB/T18254—2016高碳铬轴承钢》标准的要求。

非金属夹杂物、碳化物不均匀性检查，结果如表2、表3所示，可见套圈中的非金属夹杂物、碳化物不均匀性符合GB/T18254—2016标准的要求。

表1 KHM518445的化学成分（质量分数）（%）

元素 C Si Mn Cr Mo P S Cu标准要求0.95～1.05 0.15～0.35 0.25～0.45 1.40～1.65 ≤0.10 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.25检验结果 0.953 0.277 0.309 1.424 0.018 0.013 0.002 0.069

表2 非金属夹杂物（级）

型号A（硫化物） B（氧化物） C（硅酸盐） D（点状夹杂）细系粗细粗细粗细粗标准要求 ≤2.5 ≤1.5 ≤2.0 ≤1.0 ≤0.5 ≤0.5 ≤1.0 ≤1.0 KHM518445 0.5 0 0.5 0 0 0 0.5 0

表3 碳化物不均匀性（级）

型号碳化物网状碳化物带状碳化物液析标准要求 ≤2.5 ≤2.5 ≤1.0 KHM518445 1.0 1.0 0

（2）断口分析断口图片如图2所示。断口断裂面有一个起裂点，其位置在大端面外倒角处（图2中箭头所指）。端面分两个区域：滚道侧，断面平坦（占70%以上截面积），有裂纹扩展辉纹，呈脆性快速扩展特征；内径侧，断面起伏较大，呈撕裂和扭转断裂特征。三级别图进行评定为3级，属合格金相显微组织。由此可见，套圈淬回火质量符合《JB/T1255—2014高碳铬钢制轴承零件热处理技术条件》标准的要求。

图 3

图 2

（3）淬回火质量分析对断裂套圈用线切割试样，如图3所示，对试样进行硬度（见表4）、金相显微组织分析。由表4可见，硬度符合客户要求。

图4为试样纵断面金相显微组织由隐晶马氏体、细小结晶马氏体、细小而均匀分布的残留碳化物和少量的残留奥氏体组成，按《JB/T1255—2014高碳铬轴承零件热处理技术条件》标准第

图4 1000×

2.分析与讨论

（1）KHM518445轴承套圈淬火件材料化学成分、非金属夹杂以及碳化物不均匀性均符合GB/T18254—2016高碳铬轴承钢标准的要求。

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表4 试样硬度测试（HRC）

型号实测值客户要求硬度值HM518445 60、 60.5、61 59～63

（2）KHM518445轴承套圈淬火件硬度符合客户图样规定的要求、金相显微组织符合《JB/T1255—2014高碳铬钢制轴承零件热处理技术条件》标准的要求。

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（3）推断样品是因大端面外倒角处在磨削双端面前，有明显的磕碰伤，由磕碰伤产生的微裂纹向套圈内部延伸成为裂纹源。在磨削双端面过程中，在较高磨削力作用下，裂纹进一步扩展，最后导致套圈断裂。