GCr15轴承钢钢球异常磨损原因分析

的组织，是一种软态的组织。
分
析
网
边部
3
中
国
心部
应
急
分
硬度检验
心部网状碳化物 图 4 3#钢球的金相组织
析
网 对 3#钢球边部和心部测试的显微维氏硬度值的结果见表 2。按 GB/T1172-1999 换算成洛
氏硬度值，则边部受热区域洛氏硬度值约为 21HRC，心部未严重受热影响的区域洛氏硬度值 约为 35HRC，远远低于 GCr15 轴承钢正常淬火加低温回火状态的规定硬度值。
2# 样中心还出现裂口，本工作将检验的重点放在没有明显磨损的 3# 钢球上。
4
检验结果表明，3#钢球热处理后没有得到隐针马氏体和细粒状弥散分布碳化物的组织，
测量硬度远低于规定要求，这可能是导致钢球异常磨损的原因。
主要分析人员及单位
朱衍勇 教授级高工 钢铁研究总院
董毅 工程师
中资料整理人：王冬梅 国 审核人： 吴伯群
记录号：JS-AL-转动设备（轴承和齿轮）-006
GCr15 轴承钢钢球异常磨损原因分析
摘要：GCr15 轴承钢钢球在使用中失效。共四块半圆球，分别取自三个钢球。对其进行低倍 组织检验、高倍组织检验及硬度检验，结果表明，所检验的三个钢球的高倍组织均不正常，
中由于 1#、2#钢球发生严重的磨损和热损伤，2# 样中心还出现裂口，本工作将检验的重点放 在没有明显磨损的 3# 钢球上；3#钢球热处理后没有得到隐针马氏体和细粒状弥散分布碳化 物的组织，测量硬度远低于规定要求，这可能是导致钢球异常磨损的原因。 国 关键词：钢球；异常磨损；热损伤 材料种类/牌号：轴承钢/ GCr15 概述 应 GCr15 轴承钢钢球在使用中失效。共四块半圆球，分别取自三个钢球。试样编号：1＃ （横切半球）；2＃（横切心部裂口）；3＃（纵切）。这些钢球在使用发生异常严重的磨损或 变形，其中 1#和 2#球径由 36.5125mm 减小到约 31mm，3#钢球直径没有明显变化 。据生产 急 厂家述，钢球采用整体淬火＋低温回火处理，要求处理后表面硬度 61～66HRC。对钢球发生 异常磨损原因进行了分析。 测试过程与结果 分 低倍组织检验 对试样剖面进行酸侵低倍组织检验，如图 1，三个试样的低倍组织评定结果如表 1。如 果以焊接钢筋的方向为纵方向，则三个试样的检验面为：1#和 2#为横方向，3# 为纵方向。 析 2# 试样因边部被打磨，中心有 9×2.5mm2 的裂口和布氏硬度压痕，该试样低倍组织检验的 结果可能不可靠，仅供参考。3# 试样左右两侧边部有受热影响的痕迹，上下部位受热痕迹 不明显，试样的中心部有一很小的洛氏硬度压痕。 网
由于 GCr15 轴承钢正常低温回火的温度仅 160℃，使用中如果润滑和冷却不当很容易
超过 160℃而使正常组织发生软化。
表 2 3#钢球边部和心部显微维氏硬度测试结果（HV0.2）
1
2
3
4
5
边部
205
207
232
236
234
心部
313
319
336
332
328
讨论和结论
所检验的三个钢球的高倍组织均不正常，由于 1#、2#钢球发生严重的磨损和热损伤，
果非金属夹杂物的级别为：A0.5；B0.5；C0；D1.0。经 2%硝酸酒精腐蚀，评定碳化物带状
级别：1 级； 碳化物网状：3 级。腐蚀后试样表层，肉眼可见有一层厚约数毫米的白亮层，
急 在光学电镜和 SEM 下分别观察边部和心部的组织形貌，如图 4。边部组织和心部组织中均能
观察到细片状珠光体，组织中球粒状碳化物的尺寸和密度都较大，不是正常淬火加低温回火
1#
2#
图 1 各试样低倍组织形貌
3#
1
表 1 低倍组织评定结果
试样号
一般疏松
中心疏松
锭型偏析
缩孔
其它
2005w-1105-1
0.5
1.0
0.5
/
无
2005w-1105-2
1.0
1.5
0.5
2.5
无
2005w-1105-3
0.5
0.5
0.5
/
无
中高倍组织检验 2# 试样的中心裂口形貌如图 2，中心断口可以看到劈裂状痕迹，是在内应力下形成的
钢铁研究总院
国家钢铁材料测试中心 国家钢铁材料测试中心
应
急
分
析
网
5
裂口，可能与热切有关，裂口周围组织有较严重的疏松。图 3 是该试样中心和边部的组织形
国 态，为细珠光体组织，碳化物沿晶界分布，不是淬火＋低温回火处理的组织。
应
急
分 图 2 2# 中心裂口形貌
析
网
心部
2
中国Leabharlann 边部图 3 2#钢球的金相组织
应 对 3#试样，在光学显微镜下按 GB/T 18254-2002 对非金属夹杂物的级别进行评级，结