Page 63 - 理化检验-物理分册2025年第一期
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邵若男，等：杆端轴承杆端体断裂原因
1.4 硬度测试 1.5 扫描电镜分析
采用洛氏硬度计根据GB/T 230.1—2018《金 断裂杆端轴承杆端体内表面 SEM 形貌如图 3
属材料 洛氏硬度试验 第1部分： 试验方法》对内圈、 所示。由图 3 可知：断口 A 位置与断口 B 位置杆端
外圈、杆端体端面硬度进行测试，其热处理后实测值 体内表面均发生非均匀磨损，除正常的机械加工
与质检值如表2所示。因轴承通过挤压变形的方式 痕迹外，A、B 两断口杆端体内表面还存在犁沟、 微
将内圈压入外圈中，外圈在挤压过程中会发生加工 动损伤和干摩擦痕迹，但两断口磨损情况存在差
硬化，故轴承外圈硬度实测值略微高于热处理后的 异，A 断口内表面裂纹存在于轻微磨损区域且垂
质检值，但内圈、外圈、杆端体硬度均符合产品标准 直于拉压方向，裂纹宽、长且边缘清晰，B 断口内
规定值。
表面裂纹则存在于严重磨损区，且裂纹以磨损区
表2 断裂杆端轴承硬度 HRC 浅层微裂纹为主。关节轴承由杆端体和轴承组成，
项目 内圈硬度 外圈硬度 杆端体硬度 外圈与杆体以温差法的形式过盈装配后（过盈量
实测值 58.5 32.7 36.23 为 3~8 μm） 通过向杆端体翻边安装固定，装配过
质检值 57.9~58.6 29.0~29.5 35.0~36.0 程中杆端体内表面或外圈外表面不会发生严重划
产品标准规定值 55~62 28~37 35~42 伤或磨损。
图 3 断裂杆端轴承杆端体内表面 SEM 形貌
对断口A多区域进行微观形貌观察，无论是杆 速率也更缓慢。断裂杆端轴承杆端体耳环部断口微
端体内表面还是外表面，均能在疲劳扩展区观察到 观形貌如图4所示。
清晰的疲劳辉纹，且内、外表面疲劳辉纹朝向相反， 2 综合分析
即该断口在试验过程中发生双侧疲劳。除内表面位
该杆端轴承杆端体化学成分符合标准GB/T
置外，断口中间位置同样出现明显裂纹，且此区域疲
1220—2007的要求，显微组织正常，无明显夹杂、偏
劳线更宽，疲劳扩展速率更快。对断口A外表面疑 析等缺陷，硬度、无载旋转启动力矩、轴向游隙均在
似疲劳源位置放大后，未发现夹杂等缺陷，且靠近外 设计要求范围内；轴承摆动磨损过程中，负载出现两
表面位置除密集的疲劳辉纹外，还发现断口位置存 次异常掉落，杆端体实际寿命远小于理论疲劳寿命；
在磨损痕迹。B断口受到挤压位置同样产生疲劳弧 A、B两位置断口有明显的裂纹源与扩展区，存在疲
线，但疲劳辉纹痕迹明显弱于断口A位置，疲劳扩展 劳辉纹，整体表现出疲劳断裂的特征。位置B处断
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