背衬滚动轴承外套断裂失效分析

某机组一组背衬滚动轴承装机仅几十小时就发生一个轴承外套断裂失效现象。一般情况下，轴承的失效形式主要是轴承早期疲劳失效，即滚道、外径面在应力的反复作用下发生剥落。对于背衬滚动轴承，尤其是在很短时间就发生外套断裂，是有其特殊性的，为此进行断裂失效分析，将背衬滚动轴承外套早期断裂失效形式及分析简称情况分享如下。

1、断裂套圈外观检验

图 1 是断裂套圈宏观形貌尺寸。

图 1 中箭头 1 所指是断裂位置；箭头 2 所指区域为靠近断口附近的外表面伤区。伤区沿外径长约 200 mm，在这 200 mm 范围内有 8 条宏观可见的裂纹。这些裂纹位于套圈宽度的中心区域。对套圈表面进行冷蚀处理后，发现伤区有淡黄的烧伤色，其它区域为正常基体颜色，滚道面完好无损。套圈表面呈现出“爬行”的状态特征。

2、断口宏观检验

对断口进行宏观检验，发现整个断口呈脆性断裂特征，断口平齐且具有金属光泽，垂直于正应力方向。断口上三区比较明显，断裂源位于外表面下约 10 mm 处，呈圆形,并以此为核心向四周呈放射状扩展，扩展区约占整个断口的 85%。从断口的宏观形貌特征初步判断：该轴承受到相当大的应力。断裂源到外径表面之间有一倒 T 字形棱脊，棱脊下有裂纹，该裂纹与套圈表面的裂纹相连通。

图 2 是整个断口的宏观形貌。

3、断口微观形貌

将图 2 中带有宏观断裂源的部位（红线标示区），用线切割方法截取制成微观分析试样。置于 QUANTA400 型扫描电镜下进行微观断口形貌观察，发现断裂源在一裂纹下，裂纹呈倒 T 字形。断裂源为解理断裂，并快速扩展。断裂源、扩展区都没有发现能引起开裂的冶金缺陷，见图 3。由裂纹两侧微观形貌可见，裂纹附近基体发生磨损，见图 4。

4、金相组织检验

将垂直断口的截面磨制、抛光后在光学显微镜下观察，发现套圈表面下存在压碎性裂纹，裂纹附近没有发现能引起开裂的冶金缺陷，与扫描电镜分析结果一致。用 4%的硝酸酒精腐蚀，然后再在光学显微镜下观察，发现套圈的金相组织为回火马氏体 回火贝氏体 碳化物，存在一定程度的组织偏析，碳化物分布均匀，如图 5、 图 6所示。从截面的金相组织可见断口与轧向垂直，表明断裂与组织偏析不存在直接对应关系。