蓄电池箱用轴承在返厂检修时发现轴承内圈出现裂纹，出现裂纹轴承如图1所示。为确定轴承内圈裂纹出现的根本原因，分别对轴进行了化学成分分析，硬度，金相分析，晶粒度，非金属夹杂物含量及断口形貌分析，同时对使用中的未出现裂纹的轴承内圈进行了金相分析和晶粒度。
由结果可知，轴承材质符合GB/T 1220中4Cr13的要求，为马氏体不锈钢。内圈存在严重的硫化物夹杂，同时存在严重的带状组织，碳化物偏析严重，奥氏体晶粒较粗大，断口形貌显示内圈断裂主要为沿晶断裂。研究表明(1)，热处理过热会导致4Cr13力学性能大幅度降低，当热处理温度1050℃上升到1100℃时，抗拉强度降低22%，屈服强度降低48%。
轴承内圈断裂根本原因是原材料存在偏析缺陷，热处理工艺不当（加热温度过高）导致晶粒粗大，严重降低产品力学性能，在安装及使用过程中轴承内圈受到拉应力**过其屈服强度，导致内圈开裂。
通过对未开裂轴承内圈金相及晶粒度的分析，未出现裂纹轴承的内圈也存在开裂风险，建议更换。
(1) 《过热淬火对4Cr13零件的金相组织力学性能及尺寸稳定性的影响》 《**工艺》1992年*3期 虞雪丽 上海精密仪器研究所
图1 断裂轴承照片
1. 化学成分分析：
测试方法：GB/T 11170-2008
元素 | 要求(wt)(1)，% | 结果(wt)，% | 结论 |
碳(C) | 0.36~0.45 | 0.35(2) | 符合 |
硅(Si) | ≤0.60 | 0.33 | 符合 |
锰(Mn) | ≤0.80 | 0.42 | 符合 |
磷(P) | ≤0.040 | 0.028 | 符合 |
硫(S) | ≤0.030 | 0.008 | 符合 |
铬(Cr) | 12.00~14.00 | 12.63 | 符合 |
镍(Ni) | ≤0.60 | 0.27 | 符合 |
铜(Cu) | - | 0.11 | 符合 |
2. 硬度测试：
测试方法：GB/T 230.1-2018
测试项目 | 试样 | 测试位置 | 结果 | 平均值 | ||
HRC | 轴承外圈 | 端面 | 55.5 | 55.2 | 55.8 | 55.5 |
轴承内圈 | 端面 | 56.6 | 56.6 | 55.9 | 56.4 | |
3. 金相分析&晶粒度测试：
测试方法：GB/T 13298-2015& GB/T 13299-1991&GB/T 6394-2017
测试项目 | 试样 | 结果 |
金相 | 出现裂纹轴承内圈 | 马氏体基体上分布着颗粒状及块状碳化物，碳化物存在严重偏析 |
未出现裂纹轴承内圈 | 马氏体基体上分布着颗粒状及块状碳化物，碳化物存在严重偏析 | |
带状组织 | 出现裂纹轴承内圈 | 3级 |
未出现裂纹轴承内圈 | 3级 | |
奥氏体晶粒度 | 出现裂纹轴承内圈 | 6.0级 |
未出现裂纹轴承内圈 | 6.5级
|
图2 出现裂纹轴承内圈金相组织 500×
图3 未出现裂纹轴承内圈金相组织 500×
青岛英特质量工程技术有限公司专注于实验室CNAS认可,ASME焊接,CMA资质认定,焊接工艺评定,焊接体系认证,失效分析等