1 前言

发动主轴轴承一般在研制过程中需进行耐久性试验，根据试验大纲要求，对某型发动机三支点轴承开展750h试验机鉴定试验，试验后发现15粒钢球中 1 粒钢球表面出现 2 处剥落（位置相对），该轴承为外引导双半内圈角接触球轴承，见图 1。内、外圈及滚动体材料为8Cr4Mo4V，保持架材料为40CrNiMoA，表面镀银。轴承试验条件见表 1。

 

表1 轴承试验条件

  

试验条件 数值工作负荷 径向/N 90～646轴向/N 646～4 342内圈转速/r/min 28 002～40 320滑油牌号 4050供油方式 喷射润滑滑油流量/L/min 2.0+ 0.2供油温度/℃ 135±5滑油滤过滤度/μm ≤70 0

  

图1 轴承结构及零件三维图

2 分析过程

2.1 外观检测

15粒钢球中 1 粒钢球表面存在两处剥落区，两处剥落位置大致相对，其中一处剥落区近似呈“X”型，大小约4.1mm×1.4mm，剥落区附近存在一条环带；另一处剥落区近似呈蝴蝶状，大小约2.7mm×1.8mm，见图 2、图 3。

  

图2 钢球表面剥落痕迹（Ⅰ）

  

图3 钢球表面剥落痕迹（Ⅱ）

2.2 扫描电镜观察

剥落痕迹（Ⅰ）近似呈“X”型轮廓，由四条近乎直线裂纹组成，且呈现以裂纹为源区向一侧或两侧剥落延展之特征，源区部分区（A区）域可见密集细小孔洞+光滑表面+多颗粒堆积的混合形貌；扩展区存在一定磨损，部分区域微观下呈现解理特征，放大后细密、破碎的疲劳条带形貌清晰可见，见图 4。

1.以小组为单位读出各自的草稿，互相提意见作修改（让学生手头上有一份修改提纲指导他们如何对句子、段落和篇章的那些特点进行检查和改进）。

 

  

图4 剥落断口形貌

2.3 能谱检测

对钢球剥落源区光滑表面能谱检测发现，除含有基体元素外，可见异常的 P元素，见图 5。

  

图5 钢球剥落源区能谱

2.4 组织结构检测

在该项目中通过采用支盘施工工艺，有效地解决了3根单桩无法插入岩体，达不到设计要求的难题，避免了基础重新设计、工期延长等一系列问题，同时还体现出成桩工艺适用范围广、适应性强、经济效益显著的特点，在实际施工中有很好的推广应用价值。

  

图6 剥落区（Ⅰ）截面形貌

  

图7 钢球心部显微组织

3 失效分析

钢球用原材料冶炼加工过程：真空感应—真空自耗—锻造—轧制—拉拔。经分析判断，真空自耗在热封顶过程中，杂质元素一般偏聚在铸锭头部，偏聚的 P元素扩大了凝固温度范围，凝固时降低了补缩能力，导致自耗铸锭头部会形成一定深度的缩孔。缩孔在开坯后进行了切除，并对坯料进行了超声波探伤，但由于坯料端部探伤存在盲区，导致未切除干净的缩孔遗留到成品料端部。

钢球剥落断口扩展区呈破碎的疲劳条带形貌，失效性质为疲劳。钢球剥落源区呈现光滑凝固表面，判断该缺陷为原材料内部缺陷。

剥落区（Ⅰ）截面存在四条裂纹，裂纹长约1mm，裂纹曲折延伸向钢球内部扩展。剥落区边缘未见非金属夹杂缺陷。将试样采用硝酸酒精腐蚀后进行金相组织观察，剥落坑附近未见烧伤，剥落区边缘显微组织与心部组织一致，均由针状马氏体+碳化物组成，碳化物尺寸及分布均匀，见图 6、图 7。

轴承工作时，钢球内部原材料缩孔缺陷位置受交变载荷作用，内部缩孔缺陷开始向钢球表面扩展，最终形成钢球表面细小裂纹及疲劳扩展，导致材料剥落。

在进行新课前，学生已掌握了借贷记账法的基本知识，本课的教法为任务驱动法，学法为自主探究法、小组合作法。教学目标设计为：知识目标为理解会计分录的概念以及种类，明确会计分录的三要素；能力目标是能够熟练地对经济业务进行分析；德育目标为感受小组合作学习的乐趣。

4 预防措施

铸锭开坯切头、尾后，对坯料增加低倍检测，保证铸造残余缩孔完全切除，检测合格后进行轧制。

5 结束语

通过上述轴承失效事例可知，原材料质量对于轴承质量的影响是先天性的，需要特别重视，在源头上消灭废品，避免轴承事故的发生。