對臺架試驗失效軸承鋼球的分析

  我公司在對某批次軸承進行臺架試驗時，該批次軸承連續三套發生早期失效，且失效鋼球為某廠同批次號鋼球。我們對失效軸承的鋼球進行了失效分析，找出了失效原因，并成功解決了此問題，避免此類問題的發生。
    鋼球是滾動軸承的重要承載零件，其均勻分布于內外滾道間，實現軸承的平穩運轉。屬全工作面零件。并且要保證軸承使用過程中最后發生完全失效，即內外圈有明顯疲勞剝落后，鋼球才允許出現表面剝落。這主要是考慮如果鋼球先于內外圈發生損壞，易因鋼球損壞而造成軸承的抱死，引起嚴重事故。因此在進行軸承臺架壽命試驗時，不允許出現軸承鋼球的早期失效。我公司在對某批次6207軸承進行臺架試驗時，該批次軸承連續三套發生早期失效，且失效鋼球為某廠同批次號鋼球。對軸承拆解后發現，失效都是由于單粒鋼球局部發生疲勞剝落引起的。    分析過程及檢測結果如下：
    1 .掃描電鏡分析
    首先對其中一粒失效鋼球剝落部位形貌進行了掃描電鏡分析。
    經掃描電鏡分析和體視顯微鏡觀察，在表面未發現大的和聚集的夾雜物缺陷。疲勞斷口由1、2、3三部分組成，結合體視顯微鏡觀察和a、b、c、d 四點部位的掃描電鏡局部放大圖，可以推斷，2部分疲勞斷口最先形成，1與3部位是2部位疲勞斷口形成后的擴展所致。
    2. 淬火組織及硬度檢測
    對鋼球沿ⅠⅠ線進行了解剖及多個層面的金相檢驗。經檢驗，疲勞斷口縱剖面及裂紋周圍淬回組織按JB1255評定：淬回火組織3級，合格；硬度為HRC61.5-62，合格；無粗大碳化物。
    3. 微量化學成份及PSAM分析
    經過對失效鋼球的解剖分析，該鋼球組織、硬度均符合標準要求，缺陷部位未檢出可直接導致疲勞剝落的粗大碳化物及夾雜物。但連續發生三套軸承的單粒鋼球表面剝落，鋼球一定存在某種缺陷是我們沒有注意和認識到的。為了查找鋼球的失效原因，對其余二粒鋼球及同批次號的鋼球進行了更進一步的分析。取9粒該批次鋼球，熱酸洗分清極點及環帶后，垂直于極軸沿赤道將鋼球分開。對9粒鋼球截面進行了微量雜質元素分析，同時對國外A標桿鋼球廠家做了同樣的分析。
    對分析數據整理后我們發現，該批鋼球大顆粒夾雜物數量較大，氧含量較高。夾雜物與氧含量取決于鋼材的冶煉水平。鋼球由于其工作特點，對鋼材的純凈度及均一性要求較高。當大顆粒夾雜物祼露于鋼球表面時，在運轉時受力會發生脫落。脫落部位就形成疲勞源，引起鋼球的早期失效。每套試驗軸承中僅有一粒是因為當軸承中任意一粒鋼球表面發生剝落，均會引起軸承振動加劇，從而終止了試驗運轉。
    4. 綜合分析及結論
    4.1. 試驗軸承所用的該批鋼球組織、硬度、碳化物網狀均符合JB/T1255-2001標準要求。
    4.2.經更換進口鋼球后，該批軸承壽命試驗順利通過，均未發生此種類型失效。
    4.3.鋼球生產廠家應嚴把材料入廠檢驗關，對重要軸承使用的鋼球應使用純凈度高的軸承鋼制造。