轴承滚道表面接触疲劳剥落分析

失效轴承材料为GCr15，经860℃淬火、150℃回火，在使用过程中发生内圈滚道表面剥落现象。轴承在工作过程中，滚道与滚子表面受到应力反复作用时，在离表面距离为接触区宽的0.786倍处为最大剪切应力集中区。当次表面存在大块碳化物、夹杂等第二相质点时，便引发疲劳源，并向表面扩展形成片状剥落。此为接触疲劳失效的宏观特征。

用扫描电镜观察剥落坑，在坑的底部可发现疲劳辉纹、韧窝、准解理等特征。接触疲劳失效通常是由于接触应力较高所致。

图1

说明：失效轴承内圈实物，滚道表面有剥落现象。

图2

说明：沿剥落处取样，经4%硝酸酒精溶液浸蚀。显微组织为隐针状回火马氏体和碳化物颗粒，可见剥落坑底部有裂纹向侧面基体扩展的现象。

图3

说明：剥落坑扫描电镜图像。图中坑上部区有疲劳辉纹特征，下部分区为带方向性的韧窝，为剥落时的撕裂区。

图4

说明：图中左下角为疲劳辉纹区，箭头所示为辉纹，上部分为韧窝。

图5

说明：剥落坑内准解理特征，坑底疲劳裂纹向表面扩展时的撕裂区，除韧窝形式外还可通过准解理方式产生撕裂。

图6

说明：剥落坑区的裂纹。在未形成完全剥落时，局部区产生与表面相接的微裂纹。