梁華、王珊珊、仇亞軍

（洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司）

某公司送檢軸承墊片，材料為45鋼，型號(hào)為MCF 40 endplate，完整墊片的整體及斷口形貌見(jiàn)圖1。該批成品墊片在裝配軸承時(shí)有破裂現(xiàn)象，比例為1%~2%；軸承墊片的加工工藝流程為：棒材→車加工→熱處理→磨加工→表面發(fā)黑處理。墊片熱處理后的硬度要求為51~53HRC。為確定墊片產(chǎn)生斷裂的原因，對(duì)墊片進(jìn)行了較為全面的理化檢驗(yàn)與分析。

圖1   軸承墊片斷裂形貌

1.檢驗(yàn)與分析

（1）宏觀及斷口檢查

送檢墊片在距其斷口約1mm處存在一條平行于斷口的微細(xì)裂紋；墊片的內(nèi)徑面有安裝磨損痕跡，其光亮度不同，以有微裂紋一端Z為光亮，而對(duì)應(yīng)的另一端面附近則無(wú)磨損，保持原發(fā)黑處理的表面（見(jiàn)圖2）；墊片的斷口平齊、色澤一致，為脆性斷口（見(jiàn)圖3）。

圖2  斷裂墊片的內(nèi)徑面

圖3   斷裂墊片的斷口形貌              

（2）硬度檢測(cè)

軸承墊片的硬度在HR-150A洛氏硬度計(jì)上測(cè)定，負(fù)荷為150kg，誤差范圍為±0.5HRC，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1  軸承墊片端面的硬度值（HRC）

由表1結(jié)果知，軸承墊片的硬度值符合技術(shù)條件要求。

（3）斷口微觀分析

將帶有裂紋的軸承墊片經(jīng)超聲波清洗烘干后放置在日本電子公司生產(chǎn)的JSM6380LV掃描電子顯微鏡中進(jìn)行變倍觀察。結(jié)果表明：

①斷口的擴(kuò)展方向?yàn)閺囊粋?cè)端面的內(nèi)徑倒角處開(kāi)始沿著對(duì)角線方向向另一端面擴(kuò)展；斷裂方式為沿晶脆性斷裂；斷口截面上未發(fā)現(xiàn)有晶粒粗大、過(guò)燒及大尺寸夾雜物等現(xiàn)象（見(jiàn)圖4~圖6）。

圖4  墊片斷口的低倍形貌（右側(cè)為內(nèi)徑面）

圖5  圖4右側(cè)局部之放大形貌

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圖6  圖4右側(cè)局部之高倍放大形貌

②裂紋起始于墊片一側(cè)端面的內(nèi)徑倒角處，并分別沿著徑向和軸向向兩個(gè)方向擴(kuò)展；內(nèi)徑面上的摩擦及擠壓痕跡清晰可見(jiàn)（見(jiàn)圖7~圖12）。

圖7  墊片端面上的裂紋形貌（左側(cè)為內(nèi)徑面）

圖8  圖7所示倒角處裂紋（頭部）放大形貌

圖9  圖7所示墊片端面裂紋（尾部）放大形貌

圖10  墊片內(nèi)徑面上的裂紋形貌

圖11  圖10所示倒角處裂紋（頭部）放大形貌

圖12  圖10所示內(nèi)徑面上裂紋（尾部）放大形貌

（4）材料及其金相組織檢查

將墊片制備成金相試樣后，放置在MG型立式顯微鏡下進(jìn)行常規(guī)檢驗(yàn)。原材料采用GB/T3077-2000標(biāo)準(zhǔn)，熱處理質(zhì)量參照《滾動(dòng)軸承碳鋼軸承零件熱處理技術(shù)條件》（JB/T8566-2008），檢查結(jié)果見(jiàn)表2。

表2    金相檢驗(yàn)結(jié)果      （級(jí)）

由表2可知：軸承墊片的夾雜物含量較少，由于標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確要求（供需雙方協(xié)商確定），其評(píng)定級(jí)別僅供參考；墊片的金相組織（見(jiàn)圖13）符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

圖13  軸承墊片淬回火組織

檢查墊片裂紋兩側(cè)及斷口附近的金相組織，均未發(fā)現(xiàn)有脫貧碳、磨削燒傷及其他異?，F(xiàn)象。

（5）熱酸洗檢查

將軸承墊片按照GB/T3077-2000標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行熱酸洗，結(jié)果表明：①墊片材料的致密度較好，低倍組織無(wú)異常，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。②未發(fā)現(xiàn)有因熱處理及磨削等加工因素造成的開(kāi)裂現(xiàn)象。

2.結(jié)果分析

（1）根據(jù)金相及熱酸洗的檢驗(yàn)結(jié)果可知，軸承墊片材料及熱處理質(zhì)量均無(wú)明顯異常，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)條件要求。

（2）任何零件的斷裂失效，都是在零件所承受的外力超過(guò)了零件的本身所具有的抗力的條件下發(fā)生的。一般情況下，斷裂源都位于零件的表面或次表面或在應(yīng)力集中處萌生，如尖角、缺口、凹槽及表面損傷處等薄弱環(huán)節(jié)。

根據(jù)宏觀及微觀分析的結(jié)果可知，該墊片裝配時(shí)發(fā)生開(kāi)裂屬于偶發(fā)現(xiàn)象，主要原因是由于軸承墊片的內(nèi)孔尺寸偏小且存在錐度，從而導(dǎo)致裝配軸承時(shí)其內(nèi)徑面一端倒角處承受較大的外力作用而發(fā)生沿晶脆性斷裂。

3.結(jié)語(yǔ)

（1）送檢軸承墊片的材料及熱處理質(zhì)量均未發(fā)現(xiàn)異常。

（2）墊片的內(nèi)孔尺寸存在偏差是導(dǎo)致裝配軸承時(shí)發(fā)生斷裂的主要原因。

來(lái)源：《金屬加工（熱加工》雜志