Page 62 - 理化检验-物理分册2023年第四期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202304012


                                       GCr15        钢轴套断裂原因




                                                 陈东俊, 李广阳, 刘 刚


                                            [ 德纳( 无锡) 技术有限公司, 无锡 214112 ]
                    摘 要: 采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电镜和能谱分析、 金相检验、 显微硬度测试等方法对
                 某 GCr15钢轴套断裂原因进行分析。结果表明: 轴套的断口呈脆性断裂特征, 断口的起始位置存
                 在早期裂纹; 磨削工艺不当使轴套端面产生磨削烧伤, 并导致轴套表面硬度下降。

                    关键词: GCr15钢轴套; 断口; 磨削烧伤; 早期裂纹



                    中图分类号: TG115.2 ; TB31   文献标志码: B   文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 04-0046-03

                                     FracturereasonofGCr15steelbushin g

                                            CHENDon gj un , LIGuan gy an g LIUGan g
                                                                    ,

                                     [ Dana ( Wuxi ) Technolo gyCo. , Ltd. , Wuxi214112 , China )


                     Abstract : ThefracturereasonofGCr15steelbushin gwasanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation ,

                chemicalcom p osition anal y sis , scannin g electron microsco p e and ener gy s p ectrum anal y sis , metallo g ra p hic

                examination , andmicrohardnesstest.Theresultsshowthatthefractureofthebushin gwascharacterizedb y brittle

                fracture , andtherewereearl ycracksatthestartin gp ositionofthefracture.Duetoim p ro p erg rindin gp rocess ,

                g rindin gburnoccuredontheendfaceofthebushin g , andthesurfacehardnessofthebushin g decreased.


                     Ke y words : GCr15steelbushin g ; fracture ; g rindin gburn ; earl y crack
              GCr15钢是一种高碳铬轴承钢, 具有合金含量                          可知: 该 GCr15钢轴套外圈表面存在一条沿着轴套
            少、 综合性能好、 应用广泛等特点            [ 1-3 ] 。 GCr15钢经过    轴向分布的裂纹, 并贯穿整个轴套, 断口比较平齐,

            热处理后, 其表面硬度可以达到60~64HRC , 具有硬                      且没有明显的塑性变形, 呈脆性断裂特征。断裂面
            度高、 表面均匀、 耐磨性好、 接触疲劳强度高等特                          呈亮白色, 裂纹起始端存在灰黑色的圆弧区域。
              [ 4 ]
            点 , 被广泛用于制造内燃机、 电机车、 机床、 拖拉机,                     1.2 化学成分分析
            以及矿山机械等设备的钢球、 滚子和轴套 。在对                                在轴套上取样, 并对试样进行化学成分分析, 其
                                                  [ 5 ]
            GCr15钢进行热处理 、 机械加工( 磨削) 和表面处理                      化学成分分析结果为: C元素的质量分数为1.01% ,
                               [ 6 ]
            ( 氧化) 的过程中, 其产品容易出现不同程度的裂                         Si 元素的质量分数为0.3% , Mn元素的质量分数为
              [ 7 ]
            纹 , 从而在后续的实际应用中出现早期失效。                            0.34% , Cr元素的质量分数为1.49% 。从分析结果

                 某批次的 GCr15钢轴套发生断裂, 笔者采用宏                      可以看出, 轴套的材料符合 GB / T18254 — 2016 《 高

            观观察、 化学成分分析、 金相检验、 扫描电镜( SEM )                     碳铬轴承钢》 的要求。
            和能谱分析、 显微硬度测试等方法对其断裂原因进                           1.3 扫描电镜和能谱分析
            行分析, 以防止该类问题再次发生。                                      对断口处进行扫描电镜和能谱分析, 结果如图
                                                              2所示。由图2可知: 断口源区呈白色颗粒状, 并有
            1 理化检验
                                                               明显的二次裂纹, 在晶界面上存在气孔或其他粒子

            1.1 宏观观察                                           脱落留下的小孔, 断裂扩展区域呈脆性断裂和韧性
                GCr15钢轴套的宏观形貌如图 1 所示, 由图 1                     断裂特征。
                                                                   对图2a ) 中 A 区域的裂纹起始位置进行能谱分
                收稿日期: 2022-06-17
                                                               析, 结果如图 2d ) 和 2e ) 所示。由图 2d ) 可知, 在裂
                作者简介: 陈东俊( 1990- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事材料失
                                                               纹起始位置的断口表面上富集了O 、 Zn 、 Na 、 Fe 、 C 等
            效分析工作, damon9097@163.com
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