軸承在進行超精加工過程中只有極少部分軸承套圈斷裂，但是會有很多套軸承的套圈出現(xiàn)裂紋，并且在放置過程中又陸續(xù)有更多的軸承套圈出現(xiàn)了裂紋。這是怎么回事呢？根據(jù)對軸承套圈加工知識的了解，來分享下軸承套圈在加工過程中出現(xiàn)斷裂失效的分析及原因介紹。

1、軸承套圈斷裂樣品分析

首先將軸承套圈斷裂失效樣品的斷裂面整個切下，以觀察斷裂形貌特征。其他有裂紋的軸承套圈無損檢測后在相應的裂紋產(chǎn)生的位置用記號筆坐下標記，沿著做標記的位置取樣，盡量保證將裂紋包括在內并且恰好在表面呈現(xiàn)。

2、宏觀和微觀結果分析

軸承失效外圈斷口主要裂紋源為臺階處的立面，在立面上存在較多比較平滑的波紋狀區(qū)域及孔洞，并在較低臺階的兩個面上都發(fā)現(xiàn)了較為明顯的內部裂紋。

將開裂的試樣沿裂紋深度方向做成金相試樣，拋光并腐蝕后通過打描電子顯微鏡研究裂紋的微觀形態(tài)，可以發(fā)現(xiàn)裂紋基本垂直于表面向內擴展，為彎曲走向，呈鋸齒狀，也有不連續(xù)現(xiàn)象，并在一些區(qū)域存在顯微孔洞，裂紋為沿晶開裂，裂紋附近的組織與基體組織相同，但顏色稍深。

根據(jù)上面的分析及延遲斷裂的特征，基本可以判定該開裂現(xiàn)象屬于氫致延遲斷裂范疇，排除淬火裂紋的可能，屬于磨削開裂現(xiàn)象的一種。

磨削是微型軸承加工的重要工序之一。一般情況下，磨削時表面的溫度非常高，許多試驗也證明磨削區(qū)的溫度可以驟然升高到400~ 1000C。同時，在冷卻液及工件自身導熱的作用下，工件表層又會被急速冷卻，類似于一種瞬時的熱處理過程，通常把這種薄層稱為磨削變質層，急冷后形成二次淬火層，而同時在工件的次表面由于磨削產(chǎn)生的熱量還沒有完全散失，反過來對表面二次淬火層又進行了自回火。當自回火溫度接近材料的最終回火溫度時，腐蝕后的組織就會和心部正常顯微組織接近，但顏色會稍有不同。磨削熱使工件表面的溫度升高，而工件表面又會在冷卻液的作用下急冷，這個過程會產(chǎn)生非常大的熱應力。由于磨削變質層很淺，最大殘余應力也會出現(xiàn)在磨削表面較小的范圍內，所以磨削裂紋一般都比較淺。

另外，金屬材料在加工制造過程中易受到氫的侵入。研究表明，一般鋼中的含氫量在(5~10)×10-4%以上時可產(chǎn)生氫致裂紋，但對于高輕度鋼，即使鋼中的氫含最小于1×10-4%，也可以產(chǎn)生氫致裂紋。在磨削過程中，由于應力的作用，原來處在點陣中的氫原子會通過擴散集中于裂紋尖端等應力集中處，并優(yōu)先積聚在品界和位錯等缺陷位置，氫原子與位錯的交互作用，使位錯線被釘扎住，不能再自由活動，從而使基體變脆。在外加或殘余拉應力作用下，氫原子通過降低材料的結合力、表面能或改變其塑性變形行為等各種可能的方式，導致材料脆化，有人通過設計試驗也證明了氫對GCr15的磨削裂紋的形成和擴展都有促進作用。

一般情況，只有硬度45HRC以上的金屬材料才有磨削開裂的可能，而要達到此硬度要求，其顯微組織.一般應為回火馬氏體、貝氏體等。由于淬火馬氏體存在大量晶體缺陷(位錯等)，以及淬火后的殘余應力存在，增大了吸氫效應，因此淬火馬氏體(低溫回火馬氏體)是對氫脆最為敏感的顯微組織。另外，本文中所用到的軸承制品加人了深冷處理工序。深冷處理相當于二次淬火，其主要作用是將材料中的殘留奧氏體在更低的溫度下轉變?yōu)轳R氏體，也容易產(chǎn)生磨削開裂。

3、結果

(1) 該軸承部件的開裂為氫致延遲性破裂，屬于磨削開裂的一種。

(2)針對氫致延遲斷裂這種磨削開裂模式，需要在磨削過程中調整相關參數(shù)，一方面盡量降低磨削熱的大量積聚，如控制單次進給量等;另方面就是可考慮在深冷處理前增加一道回火工序，或在深冷處理后迅速進行更高一點溫度的回火處理，具體工藝參數(shù)也有待進步的研究。