GCr15球轴承问题请教？脱碳？

hawkch

各位，如题：
    一个球轴承运行2万小时后失效，设计寿命5万小时。返回轴承，发现内外圈高温迹象，发蓝，估计温度应该达到300℃左右。保持架断裂，滚珠磨损严重。内外圈轨道面已经看不清楚了，大量剥落。同时对外圈做金相分析，如下图所示：
     请问：该脱碳层是使用过程中产生的？还是轴承生产过程中的问题？供应商是SKF所以没有把握判定工艺问题，请各位支招

hawkch

内圈：
滚珠：
脱碳层深度：
脱碳层金相：

西渡高速钢

    如果确定是脱碳层，则无疑是轴承材料的质量问题。

    但需要提醒的是：
   
    失效分析是复杂的分析过程，请多多注意使用信息、使用后宏观的失效现象观察与描述。

    上述金相似乎表明是脱碳，但费解的是：如果轴承表面存在如此脱碳，其工作前的表层硬度将非常低，如何还能运行2万小时？且轴承材料的热处理后存在如此严重脱碳的话，应很容易出现开裂现象。故此费解之重也！

    所以，建议楼主再慎重考虑一下分析过程，至少，再认真确定一下，金相制样是否规范，避免出现假象而误判。

hawkch

西渡高速钢 发表于 2014-6-9 10:45
如果确定是脱碳层，则无疑是轴承材料的质量问题。

    但需要提醒的是：

多谢指教！
的确是得慎重，下午我在重新制备金相样品，同时做滚珠的金相，看看情况。
但是从测得的硬度结果来看，硬度的确是有问题的。通常情况下轴承内外圈硬度都在HV700左右。假设表面白色是脱碳层，但由于完全脱碳层深度较小，20μm左右。无法测量显微硬度。
参考李文成写的《机械装备失效方式及基本原理》中一实例，其也发现轨道面表面白色组织，其认为是轨道面过热奥氏体化后重新淬火形成的马氏体。
你看这种可能性大不？

西渡高速钢

hawkch 发表于 2014-6-9 11:12
多谢指教！
的确是得慎重，下午我在重新制备金相样品，同时做滚珠的金相，看看情况。
但是从测得的硬度 ...

    有这种可能性，仅仅是可能，因为我从未遇见该类情况。

    是否脱碳还是因使用过程表层因摩擦温度过高出现二次奥氏体化现象，大致判断建议，用显微硬度计最小的载荷做比对，因载荷最小时，压痕最小，可以一试。但因压痕太小，读数不太准确，故大致比对，多少能说明些问题。脱碳的话，硬度低而压痕大，二次奥氏体化的压痕应与正常组织差异不会很大，甚至有可能更高而压痕小。

gtn1314

hawkch 发表于 2014-6-9 11:12
多谢指教！
的确是得慎重，下午我在重新制备金相样品，同时做滚珠的金相，看看情况。
但是从测得的硬度 ...

可以测硬度的，显微维氏硬度，负荷小一点。也可能是二次淬火层，那也是白亮的。

gtn1314

我以前就碰到过轴承钢使用中润滑不良导致二次淬火形成白亮层的状况，不过那个配合面伴随表面麻点状剥落。金相制样应注意镶嵌，并采用边缘保护较好的镶嵌料。

hawkch

各位，下午补做了，白亮层显微硬度，645HV0.01kg.同时在白两层发现裂纹，附图：
同时做了滚珠的金相，大吃一惊，金相附上：
边部：
中心：
硬度测试结果276.4HV1KG。组织我边部判定珠光体+索氏体。心部感觉像球化退火后组织。
总体感觉应该不是材料本身的原因，应该是使用过程中，异常情况导致轴承轨道面发生磨损，导致温度急剧升高所致，润滑不良可能性最大。
请指教！多谢

hawkch

gtn1314 发表于 2014-6-9 14:48
我以前就碰到过轴承钢使用中润滑不良导致二次淬火形成白亮层的状况，不过那个配合面伴随表面麻点状剥落。金 ...

多谢指点，下午我补做了点结果，已经传上去了，你有什么建议吗？

hawkch

西渡高速钢 发表于 2014-6-9 12:13
有这种可能性，仅仅是可能，因为我从未遇见该类情况。

    是否脱碳还是因使用过程表层因摩擦温度 ...

补做结果已经上传，请高工指点一二

wujunfeng610

这个案例有点意思  可以做做分析
白亮层是脱碳？
微裂纹 与疲劳或者磨损或许有关系
仔细观察微裂纹 与白亮层情况  查找真正原因

西渡高速钢

hawkch 发表于 2014-6-9 16:53
补做结果已经上传，请高工指点一二

恭喜！你至少知道该失效分析的复杂性了，且没有轻易地得出结论。

结论最终都会有，但过程中间，一定要慎思严密，犹如公安破案一样，既不冤枉一个好人，但也不能放过一个坏人！作为每一个普通人，都不希望冤枉之事降临在自己的头上，那么，从事材料分析或失效分析的，就一定要公正、公平、科学、客观与严密，使得出的结论让别人心服口服。有此指导思想，相信楼主一定会反复反思分析的过程，并取得进步。——题外话

刘武乐

单独打一下白亮层的硬度吧，你的轴承经历的高温不止300度，退火了。
表面也不像脱碳层，像是二次淬火层。

gtn1314

hawkch 发表于 2014-6-9 16:53
多谢指点，下午我补做了点结果，已经传上去了，你有什么建议吗？

你可以假设一下，如果是材料本身问题，一般表现为批量性，该批次肯定不应该只有一件出现问题，而且材料这么差，不会2万小时后才出现问题。如果使用下来只有个别轴承出现这个问题，你就要深入思考了。
可以做个完整的失效分析报告给领导们秀一秀，体现一下你的水准

刘武乐

钢球的图片你也看一下金相，看是否有月牙状的白亮层呢？

hawkch

刘武乐 发表于 2014-6-10 08:37
单独打一下白亮层的硬度吧，你的轴承经历的高温不止300度，退火了。
表面也不像脱碳层，像是二次淬火层。

从颜色上看大概300度，白亮层硬度已经测了，前面有结果，判定为二次淬火形成的马氏体

hawkch

刘武乐 发表于 2014-6-10 08:46
钢球的图片你也看一下金相，看是否有月牙状的白亮层呢？

钢球磨损严重，金相图片已上传，未发现白亮层。组织为退火组织（个人判定），请指教

刘武乐

hawkch 发表于 2014-6-10 08:56
钢球磨损严重，金相图片已上传，未发现白亮层。组织为退火组织（个人判定），请指教

我见过基本和你这一样的失效模式的轴承，在论坛也发过帖子，其实你分析的很好了。
这个轴承主要就是工况二次淬火甚至是退火（摩擦生热），并且内圈外圈钢球的受热情况不一样。
关键是找到轴承保持架断裂的原因，异常摩擦的原因。
另外你的轴承安装的情况以及与其他附件的配合情况，受力状况都是不可忽视的因素，都应该注意。

刘武乐

hawkch 发表于 2014-6-9 16:51
各位，下午补做了，白亮层显微硬度，645HV0.01kg.同时在白两层发现裂纹，附图：
同时做了滚珠的金相，大吃 ...

赞同你这个分析，但是这个只是结果，找到产生这个结果的原因才是最重要的。轴承供应商是大公司，可把轴承一部分资料发给他们，大家一起分析，才能达成共识，否则就扯皮吧，说不清楚呵呵。

hawkch

西渡高速钢 发表于 2014-6-10 08:24
恭喜！你至少知道该失效分析的复杂性了，且没有轻易地得出结论。

结论最终都会有，但过程中间，一定要 ...

轴承破坏已经很严重了。现场人员返回情况就是，拆机前几期振动大，噪音大。不过轴承已经坏成这样了，噪音振动不大倒是不正常了。与轴承相连的轴表面也已经变色。唯一能判断的就是轴承温度肯定很高。想找到根本原因还是比较困难的