GCr15轴承套圈锻件裂纹分析

朱双四

(安徽省轴承质量监督检验站，合肥  230061)

摘　要：通过对GCr15轴承套圈锻件裂纹及其所用的原材料进行高、低倍组织检验以及化学成分分析，认为，该原材料组织疏松及缩孔是导致裂纹形成的主要原因。

关键词：轴承套圈；锻件裂纹；疏松；缩孔

1　情况简介

图1所示是用GCr15轴承钢经锻造而成的轴承外圈，该套圈在锻造时从端面及内径倒角处乃至沟道均产生裂纹。

图1　有裂纹的轴承套圈锻件

该轴承套圈的生产工艺流程：棒料加热→下料→冷却→料段加热→镦饼→冲孔→压平→粗碾扩沟→精碾扩沟成形。始锻温度为1050～1100℃，终锻温度为800～850℃。技术要求：几何尺寸及精度符合图纸要求，外观不得有裂纹、锻造组织不得过热、过烧等。　

2　理化检验与结果

2.1　金相检验

在套圈裂纹集中处切取一段制成金相试样(图2)，磨光后未经侵蚀放大100倍进行显微观察。裂纹源从内径表面向内延伸，裂纹深度达0.20～0.30mm，裂纹附近未见非金属夹杂物，见图3。对整个试样端面进行非金属夹杂物检测，结果见表1。

图2　套圈切片取样位置                         图3　裂纹形貌　100×

   图4　裂纹处的锻造组织　500×　　　　图5　无裂纹的锻造组织　500×　　　　图6　原始棒材低倍组织

 　  由表1可知，套圈材料所含非金属夹杂物均符合YB/T1-1980《高碳铬轴承钢》标准要求。GCr15轴承钢属高碳铬轴承钢，正常的锻造组织为细片状珠光体加少量碳化物。对上述试样侵蚀后放大500倍观察，裂纹处的锻造组织(图4)及无裂纹的锻造组织(图5)均为正常的正火组织，未见过热及过烧的粗大晶粒及粗大网状碳化物。

2.2　化学成分分析

对轴承套圈进行化学成分分析，结果列于表2。套圈的化学成分符合YB/T1-1980《高碳铬轴承钢》标准要求。

2.3　棒料低倍分析

为了进一步分析加工套圈的棒料原始质量情况，将套圈的料头切片在50%盐酸中加热至70℃，30min后，发现经热酸后的料头切片有较严重的疏松及切片两面对称分布的缩孔，见图6。可见，低倍组织不符合YB/T1-1980《高碳铬轴承钢》标准要求。

3　分析及验证

根据上述检验结果，套圈锻造时出现的裂纹是由于套圈所使用的原棒料组织疏松及中心缩孔所致。为进一步验证，对有类似组织缺陷的棒材锻造成轴承套圈的锻件作了检查，结果表明，在套圈内外径、倒角、沟道上均不同程度存在裂纹。

4　预防措施

加强原材料进厂验收，包括低倍、高倍检验、碳化物不均匀性等项目的检验，杜绝不合格原材料投入使用。