GCr15軸承鋼熱剪切開裂失效分析

■金林奎，袁裕光，趙建國，王春亮

1. 概述

（1）GCr15軸承鋼主要用于制造滾動軸承，是軸承專用鋼種，常用來制造工具、量具、機床軸類和冷作模具，最多用于軸承加工。軸承制品一般要承受高負載的表面接觸應(yīng)力，需要承受高強度的接觸疲勞，這就要求材料必須具有較高的強度和耐磨性，而且必須具有較高的沖擊壽命、斷裂韌度和良好的抗彎性能。因此，軸承鋼的熱處理工藝要求必須規(guī)范，同時對原材料的質(zhì)量要求也很高，特別是對材料的非金屬夾雜物含量要求非常嚴格。

（2）直徑為90mm的GCr15軸承鋼，爐號為T213-8541、T213-8544、T213-8546、T213-8547。采用自動下料機床進行加熱剪切，加熱溫度正常控制在1050～1100℃。在原材料熱剪切過程中，操作工發(fā)現(xiàn)料坯批量開裂。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，圓鋼開裂的部位大多集中在橫截面上，距中心部位的直徑方向呈縱向裂開，裂紋的開口處沿切向應(yīng)力向下翻卷開裂（見圖1）。

（3）原材料開裂的廢品率非常高，爐號為T213-8541的原材料廢品率達60%以上，其他爐號廢品率在20%～30%。該軸承鋼產(chǎn)品件屬于訂單生產(chǎn)，即使發(fā)現(xiàn)圓鋼熱剪切批量開裂，仍然要保持供貨量，所以將爐號為T213-8546的原材料用完，爐號為T213-8541的原材料廢品率最高，已停止使用，其他兩個爐號圓鋼試用部分材料。

GCr15原材料化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)） （%）

2. 化學(xué)成分分析

在生產(chǎn)加工的過程記錄中，追溯到該批產(chǎn)品的原材料入庫批次號，查找到原材料生產(chǎn)爐號，以及對應(yīng)的材料牌號和圓鋼直徑。截取原材料樣塊，尺寸為25mm×25mm×15mm（長×寬×厚），進行化學(xué)成分檢驗，檢驗設(shè)備為Labs park5000精密直讀火花光譜儀。……