軸承過早失效的金相分析（二）

三、結(jié)果分析
　　1.磨削質(zhì)量對(duì)軸承過早失效的影響從以上的測試結(jié)果可以判定，滾道一側(cè)的磨削裂紋和磨削燒傷是引起套圈崩裂、導(dǎo)致軸承過早失效的一個(gè)直接原因、本例揭示的裂紋宏觀形態(tài)與磨削燒傷的分布特征說明，滾道的原始位置過偏或滾道的R不圓，使?jié)L道的一側(cè)磨削余量增大，當(dāng)粗磨階段進(jìn)給量大、磨削速度快時(shí)，整個(gè)滾道就產(chǎn)生了不均勻的磨削。如果砂輪不及時(shí)修整，將促使磨屑嵌入或粘著造成砂輪孔隙堵塞而鈍化，由此會(huì)引起砂輪不平衡度增高，主軸振動(dòng)加劇，甚至機(jī)床振動(dòng)而發(fā)生磨削顫振。顯然磨削力就發(fā)生周期性變化，形成間斷性的燒傷條帶。
　　這樣磨削區(qū)的率擦力與磨削力勢(shì)必就會(huì)增高，產(chǎn)生較高的磨削熱。當(dāng)磨削區(qū)表面瞬間溫度高達(dá)或超過Acm時(shí)，滾道局部被磨表面將重新奧氏體化。此時(shí)體積膨脹，而內(nèi)層的低溫部分則阻礙其膨脹，產(chǎn)生表面壓縮而內(nèi)層為伸脹的熱應(yīng)力。當(dāng)砂輪脫離磨削表面后.在外部冷卻液的急冷條件下（即使是空冷），表面已奧氏體化的薄層又重新進(jìn)行第二次悴火，形成高硬度的二次淬火組織，即“磨削白層”。同時(shí)由于磨削熱向內(nèi)和其鄰層進(jìn)行的滲透擴(kuò)散作用，使之形成一層硬度較低的黑色“過回火層”，此時(shí)體積收縮，這樣在磨削表面層內(nèi)就產(chǎn)生了較高的溫度梯度，從而引起一系列組織變化和力學(xué)性能的變化."磨削白層”系處于壓應(yīng)力狀態(tài)，而“過回火層”則處于zui大的拉應(yīng)力狀態(tài)，因此裂紋核心zui容易在此萌生，尤其是“磨削白層”與‘過回火層，的交界面上，因?yàn)檫@里是組織變化zui明顯突變處，拉應(yīng)力zui集中，強(qiáng)度zui弱，當(dāng)殘余拉應(yīng)力值大于材料的抗破斷強(qiáng)度時(shí)，裂紋就向半徑方向擴(kuò)展，使表層出現(xiàn)斷裂，即磨削裂紋。
　　2.二次淬火白層組織的特征
　　由于白層是一種奧氏體、馬氏體和碳化物共存的多相高彌散組織.奧氏體與馬氏體之間存在著共格的偽平衡系統(tǒng)以及晶格常數(shù)有差異，所以形成馬氏體時(shí)，二次奧氏體的點(diǎn)陣發(fā)生強(qiáng)烈暗變，這就導(dǎo)致了白層組織硬度的增高。又因奧氏體-馬氏體界面上的表面能趨于零，在腐蝕劑的作用下，組織上不產(chǎn)生電化學(xué)的原電池，故白層難于腐蝕，只不過它是在磨削條件下形成的白層。
　　3.鋼材質(zhì)量和淬回火組織質(zhì)量對(duì)誘發(fā)磨削裂紋的影響
　　淬回火狀態(tài)時(shí)馬氏體基體黑白濃度差，較高的宏觀硬度值及疏松缺陷等，也是誘發(fā)磨削裂紋的一個(gè)不可忽視的潛在因素。黑白濃度差的出現(xiàn)表明原始組織中存在嚴(yán)重的帶狀碳化物，由此引起帶上與帶間的碳格濃度的偏析，因此淬火后增大了帶間的過熱傾向和Ms點(diǎn)高低之差別，造成淬火組織和殘余應(yīng)力的分布不均勻性及增加基體脆性，削弱了晶粒與晶粒、晶粒與基體、以及基體與基體之間的接合力.盡管套圈已經(jīng)過低溫油回火，但由于回火不充分或該馬氏體基體在該條件下回火，其抗回火性高的原因，以致淬火馬氏體回火轉(zhuǎn)變不*，仍保持高硬度、高內(nèi)應(yīng)力的淬火狀態(tài)。這些因素均有利于磨削應(yīng)力集中，不易分散，易與基體殘余應(yīng)力疊加，特別是在超級(jí)別帶狀碳化物上伴隨有網(wǎng)狀、條狀碳化物時(shí)，則磨削應(yīng)力zui易集中，促使零件表面形成剝落及分散分布的條狀與殘余網(wǎng)絡(luò)狀龜裂。明顯的疏松缺陷在成品軸承套圈上是不容許存在的。它會(huì)降低套圈的致密度，使內(nèi)部富集較多的微孔隙，低熔點(diǎn)雜質(zhì)，氣體和非金屬夾雜物.它與帶狀碳化物一樣，起到分割基體連續(xù)性作用，造成成分偏析，基體致脆，大大降低套圈的綜合力學(xué)性能，而且磨削時(shí)增大摩擦阻力和缺口敏感性，促使磨削應(yīng)力高度集中，極易誘發(fā)磨削裂紋。
　　4.磨削裂紋的特性分析
　　磨削裂紋纖細(xì)，僅伸入表面淺層，開口極小，難于發(fā)現(xiàn)，是一種典型的表面裂紋，其性特脆，在工程上危害性極大，是所有裂紋中zui危險(xiǎn)的一種。往往一經(jīng)外力作用就使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)有了方向性，有時(shí)即使在較小的外力作用下，只要外力作用時(shí)間充分，也會(huì)產(chǎn)生裂紋或使零件斷裂。甚至有時(shí)根本就沒有外力，由于金屬內(nèi)部的空位和塞積的遷移擴(kuò)散，殘余應(yīng)力的釋放，殘余奧氏體的馬氏體化相變脹應(yīng)力，原子運(yùn)動(dòng)的加劇等，只要在一定的溫度條件下，通過表面某些缺口，諸如磨裂、燒傷、發(fā)裂、打字痕、車刀痕、銳角、疏松孔洞和局部拉應(yīng)力集中區(qū)等，同樣會(huì)引起開裂（自身裂紋），形成崩裂（脫裂、脫圈、脫肩和脫緣），造成大片的剝落塊。
　　磨削裂紋zui常見的宏觀形態(tài)有兩種，即與磨削方向成直角的若干平行線和龜甲狀。而本例揭示的磨削裂紋宏觀形態(tài)較為特殊，系與磨削方向平行。正因?yàn)檫@樣，延遲了套圈在加工過程中發(fā)生斷裂?；蛘吡鸭y還未全形成，只是在該部位集中了較高的拉應(yīng)力?；蛄鸭y已經(jīng)形成，只因甚為纖細(xì)，以致于磁力探傷也無法顯示，而在熱酸蝕的作用下，沿zui大拉應(yīng)力方向發(fā)展為類似于應(yīng)力腐蝕裂紋（SCC）的磨削裂紋，將裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大。
　　無疑，6205軸承在裝機(jī)時(shí)的敲擊（沖擊）引起的振動(dòng)和軸與套之間的脹力引起的彈（塑）性變形，正是為套圈的崩裂提供了“天然的”外力作用與時(shí)間，當(dāng)崩裂發(fā)生后就以垂直方式快速擴(kuò)展為二次裂紋。
　　四、結(jié)論
　?。?）套圈所用材料的均勻性與致密度較差是造成套圈崩裂的先天性因素。
　?。?）套圈被道在強(qiáng)烈的磨削熱和冷卻液的作用下，表面薄層瞬時(shí)形成二次悴火磨削白層，產(chǎn)生較高的磨削拉應(yīng)力，引起磨削裂紋與磨削燒傷。
　?。?）套圈回火不充分，致使馬氏體基體仍保持高硬度脆性，較高的殘余應(yīng)力，以及微觀組織的不均勻性，極易促使應(yīng)力疊加并誘發(fā)磨削裂紋和磨削燒傷。
　　（4）可以認(rèn)為6205軸承過早失效是材料的冶金缺陷、熱處理缺陷和磨削裂紋等因素的綜合作用的結(jié)果，而微觀組織的不均勻性（截面組織差異）與表面局部拉應(yīng)力是崩裂的根本原因。
　?。?）軸承裝機(jī)時(shí)的振動(dòng)和脹力正是為崩裂提供了“天然的”外力作用與時(shí)間，致使促發(fā)套圈突然發(fā)生脆性崩裂掉塊。