32315軸承內圈裂紋原因分析

孫欽賀，張鳴娣

杭州駿馬軸承有限公司 浙江杭州 311113

我公司提供給客戶的32315軸承內圈淬火件，經客戶磨削加工后，有一件軸承內圈磨削完成后發現斷裂且小端內徑沿圓周有明顯裂紋，如圖1所示。

圖1 失效件

該軸承套圈的生產工藝流程為：棒料中頻感應加熱→下料→鍛造成形→球化退火→車削→淬火＋回火→磨削加工。

鍛造采用中頻感應加熱，溫度1050～1100℃；車削：車削成形加工；淬火加熱在保護氣氛網帶式淬火加熱爐中進行。工藝為加熱溫度Ⅰ區850℃、Ⅱ區860℃、Ⅲ區860℃、Ⅳ區855℃，加熱時間80min，淬火冷卻介質為等溫光亮淬火油，油溫95℃。油淬后用80℃左右熱水清洗，9～12℃冷水二次冷卻，然后170℃×6h回火后進行拋光處理。再經磨削加工。

1 檢驗方法和結果

1.1 外觀檢查分析

（1）外觀 軸承內圈斷裂且小端內徑沿圓周有明顯裂紋，小端面內徑有明顯的裂紋并斷裂開，內徑表面發黃，如圖2所示。

圖2 內徑裂紋

（2）冷熱酸洗 首先對裂紋套圈用線切割機切開，一半進行熱酸洗，一半進行冷酸洗，冷酸洗后的套圈外觀如圖3所示。套圈冷酸洗后內徑及小端面有磨削燒傷的痕跡，滾道部位顏色均勻一致，未發現有磨削燒傷的痕跡。

圖3 冷酸洗后套圈外觀

（3）熱酸洗后套圈外觀 如圖4所示，套圈熱酸洗后內徑呈現較為明顯的龜裂狀裂紋。滾道部位顏色均勻一致，未發現裂紋。

根據套圈冷熱酸洗結果，說明32315軸承內圈淬火件，經磨削后內徑和端面有明顯的磨削燒傷缺陷。

1.2 材料分析

依據GB/T 18254—2016標準，對化學成分進行分析。結果見表1。由表中可見，化學成分符合GB/T 18254—2016《高碳鉻軸承鋼》標準的要求。

非金屬夾雜物、碳化物不均勻性檢查，結果見表2、表3。由表中可見，套圈中的非金屬夾雜物、碳化物不均勻性符合GB/T 18254—2016標準的要求。

圖4 熱酸洗后套圈外觀

表1 軸承內圈化學成分（質量分數） （%）

表2 非金屬夾雜物 （級）

表3 碳化物不均勻性 （級）

1.3 淬回火質量分析

將裂紋套圈用線切割機切下一塊試樣，如圖5所示，進行淬回火質量分析。

圖5 失效件試樣

（1）硬度 從厚壁端到薄壁端硬度實測值為：60.5HRC、61HRC、61.5HRC、62HRC，要求值為60～64HRC，可見硬度合格。

（2）顯微組織 圖6為試樣心部金相顯微組織，為隱晶馬氏體、細小結晶馬氏體、細小而均勻分布的殘留碳化物和少量的殘留奧氏體組成。

圖6 金相顯微組織

按JB/T 1255—2014《高碳鉻軸承零件熱處理技術條件》標準第三級別圖進行評定為3級，為合格金相顯微組織，可見套圈淬回火質量符合JB/T 1255—2014《高碳鉻鋼制軸承零件熱處理技術條件》標準的要求。

1.4 裂紋處金相顯微組織

圖7為裂紋處金相顯微組織，未發現明顯的亮白色，即沒有明顯的脫碳，這說明裂紋是在熱處理后也就是磨削加工過程中形成的。

圖7 裂紋處金相顯微組織

2 分析與討論

1）32315軸承內圈淬火件材料化學成分、非金屬夾雜以及碳化物不均勻性均符合GB/T 18254—2016《高碳鉻軸承鋼》標準的要求。

2）32315軸承內圈淬火件硬度符合客戶的技術要求，金相顯微組織符合JB/T 1255—2014《高碳鉻鋼制軸承零件熱處理技術條件》標準的要求。

3）根據樣品斷口及裂紋處金相顯微組織特征，初步判斷32315軸承內圈斷裂且小端內徑沿圓周有明顯裂紋是在磨削過程中造成的。進一步分析，可能是個別32315軸承內圈高度和內徑磨削留量過大，在磨削雙端面過程中，在較高磨削力作用下，最后導致套圈磨削裂紋。在磨削內徑過程中因磨削量過大，產生較大磨削熱，工件表面瞬間奧氏體化加上磨削液冷卻，發生了二次淬火，轉變為二次淬火馬氏體組織。其次表層因溫度下降幅度大、時間短，達不到Ac1點，只能形成高溫回火組織[1]。這樣就使表層和次表層不同組織之間產生巨大的組織應力。而表層是極薄的一層硬而脆的二次淬火馬氏體組織，承受不了這樣大的應力，進而產生的較大應力導致斷裂且小端內徑沿圓周形成明顯的裂紋[2]。

再進一步分析，可能是軸承套圈鍛件在車削加工過程中，32315軸承內圈分為粗車和精車兩次車削，操作工漏掉了工序，內徑和高度只進行了粗車，沒有進行精車，且粗車車削留量比正常留量多0.5～0.7mm，導致磨削留量異常大。

3 結束語

綜上所述，32315軸承內圈斷裂且小端內徑沿圓周有明顯裂紋是在磨削過程中造成的。但問題的根源在于車削加工內徑和高度只進行粗車而沒有進行精車導致漏工序，解決問題的根本在于有效控制軸承套圈淬火件磨削留量。

建議采取如下措施：

1）對熱處理后的軸承套圈磨削面（內外徑、滾道、高度）進行全尺寸檢驗，挑出超過淬火件圖樣規定尺寸的工件。

2）對于超過淬火件圖樣規定尺寸的軸承套圈，做好標識并轉運到磨削加工工序，調整磨削工藝，單獨磨削。這樣也可以避免因為磨削留量不一致，導致軸承套圈磨削燒傷。

3）對于因車削加工漏工序導致的尺寸差別特別大的軸承套圈淬火件，挑出做報廢處理，絕對不能流入磨削加工工序。