梁華、王珊珊、仇亞軍

（洛陽軸研科技股份有限公司）

某公司送檢軸承墊片，材料為45鋼，型號為MCF 40 endplate，完整墊片的整體及斷口形貌見圖1。該批成品墊片在裝配軸承時有破裂現象，比例為1%~2%；軸承墊片的加工工藝流程為：棒材→車加工→熱處理→磨加工→表面發黑處理。墊片熱處理后的硬度要求為51~53HRC。為確定墊片產生斷裂的原因，對墊片進行了較為全面的理化檢驗與分析。

圖1   軸承墊片斷裂形貌

1.檢驗與分析

（1）宏觀及斷口檢查

送檢墊片在距其斷口約1mm處存在一條平行于斷口的微細裂紋；墊片的內徑面有安裝磨損痕跡，其光亮度不同，以有微裂紋一端Z為光亮，而對應的另一端面附近則無磨損，保持原發黑處理的表面（見圖2）；墊片的斷口平齊、色澤一致，為脆性斷口（見圖3）。

圖2  斷裂墊片的內徑面

圖3   斷裂墊片的斷口形貌              

（2）硬度檢測

軸承墊片的硬度在HR-150A洛氏硬度計上測定，負荷為150kg，誤差范圍為±0.5HRC，結果見表1。

表1  軸承墊片端面的硬度值（HRC）

由表1結果知，軸承墊片的硬度值符合技術條件要求。

（3）斷口微觀分析

將帶有裂紋的軸承墊片經超聲波清洗烘干后放置在日本電子公司生產的JSM6380LV掃描電子顯微鏡中進行變倍觀察。結果表明：

①斷口的擴展方向為從一側端面的內徑倒角處開始沿著對角線方向向另一端面擴展；斷裂方式為沿晶脆性斷裂；斷口截面上未發現有晶粒粗大、過燒及大尺寸夾雜物等現象（見圖4~圖6）。

圖4  墊片斷口的低倍形貌（右側為內徑面）

圖5  圖4右側局部之放大形貌

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圖6  圖4右側局部之高倍放大形貌

②裂紋起始于墊片一側端面的內徑倒角處，并分別沿著徑向和軸向向兩個方向擴展；內徑面上的摩擦及擠壓痕跡清晰可見（見圖7~圖12）。

圖7  墊片端面上的裂紋形貌（左側為內徑面）

圖8  圖7所示倒角處裂紋（頭部）放大形貌

圖9  圖7所示墊片端面裂紋（尾部）放大形貌

圖10  墊片內徑面上的裂紋形貌

圖11  圖10所示倒角處裂紋（頭部）放大形貌

圖12  圖10所示內徑面上裂紋（尾部）放大形貌

（4）材料及其金相組織檢查

將墊片制備成金相試樣后，放置在MG型立式顯微鏡下進行常規檢驗。原材料采用GB/T3077-2000標準，熱處理質量參照《滾動軸承碳鋼軸承零件熱處理技術條件》（JB/T8566-2008），檢查結果見表2。

表2    金相檢驗結果      （級）

由表2可知：軸承墊片的夾雜物含量較少，由于標準無明確要求（供需雙方協商確定），其評定級別僅供參考；墊片的金相組織（見圖13）符合相關標準規定。

圖13  軸承墊片淬回火組織

檢查墊片裂紋兩側及斷口附近的金相組織，均未發現有脫貧碳、磨削燒傷及其他異常現象。

（5）熱酸洗檢查

將軸承墊片按照GB/T3077-2000標準要求進行熱酸洗，結果表明：①墊片材料的致密度較好，低倍組織無異常，符合標準要求。②未發現有因熱處理及磨削等加工因素造成的開裂現象。

2.結果分析

（1）根據金相及熱酸洗的檢驗結果可知，軸承墊片材料及熱處理質量均無明顯異常，符合相關標準及技術條件要求。

（2）任何零件的斷裂失效，都是在零件所承受的外力超過了零件的本身所具有的抗力的條件下發生的。一般情況下，斷裂源都位于零件的表面或次表面或在應力集中處萌生，如尖角、缺口、凹槽及表面損傷處等薄弱環節。

根據宏觀及微觀分析的結果可知，該墊片裝配時發生開裂屬于偶發現象，主要原因是由于軸承墊片的內孔尺寸偏小且存在錐度，從而導致裝配軸承時其內徑面一端倒角處承受較大的外力作用而發生沿晶脆性斷裂。

3.結語

（1）送檢軸承墊片的材料及熱處理質量均未發現異常。

（2）墊片的內孔尺寸存在偏差是導致裝配軸承時發生斷裂的主要原因。

來源：《金屬加工（熱加工》雜志