作者：郭浩　来源：轴承杂志社

轴承套圈每个生产工序均会对其质量产生影响。轴承失效分析中，套圈的材料孔洞缺陷、锻造缺陷、热处理质量、磨削烧伤、环境腐蚀是导致轴承失效的主要原因，因此必须重视套圈的生产质量，减少轴承因套圈质量问题而导致的早期失效，Z终实现提高轴承寿命的目的。

对废品分析轴承套圈产生缺陷的原因进行统计发现：材料因素是影响套圈质量的主要因素，包括材料内部冶金缺陷，如夹杂物、夹渣、显微孔隙，套圈因材料外部缺陷未清除的残留，如脱碳、微裂纹、表面缺陷等；其次为热处理工艺，包括热处理质量不合格（组织粗大，屈氏体不符合标准要求，粗大网状碳化物）和淬火应力裂纹；另外，磨削质量也是影响套圈质量的主要因素之一，主要为磨削烧伤引起表层组织改变，严重时产生磨削裂纹；管理因素(人为原因)主要是指套圈生产过程中操作不当引起的机械伤（划伤、垫伤）以及环境腐蚀（酸腐蚀和氧化腐蚀），提高操作人员的责任意识及业务水平可以预防此类缺陷的产生。

1、套圈常见质量问题及特征

1.1 材料质量缺陷

材料质量缺陷是决定轴承套圈质量的重要因素。套圈的材料主要有棒材和钢管。按照缺陷产生的部位，将材料质量缺陷分为内部缺陷和外部缺陷。

1.1.1 内部缺陷

内部缺陷主要有非金属夹杂物、夹渣、显微孔隙、发纹等。

非金属夹杂物是轴承钢冶炼过程产生的，无法避免，因此GB/T 18254—2016对轴承钢非金属夹杂物有特殊规定。非金属夹杂物存在于套圈基体内，成为裂纹源造成套圈早期剥落；加工过程中偶尔会裸露套圈表面，造成套圈报废。磨削滚道面的非金属夹杂物裸露形貌如图1所示。

图1 外圈沟道面非金属夹杂物残留电镜形貌

套圈存在肉眼可见的夹杂物即夹渣（主要成分为炉渣或耐火材料）时，易成为裂纹源，使套圈过早损坏甚至报废。外圈外径面的夹渣缺陷如图2所示。

图2 外圈外径面夹渣缺陷

显微孔隙又称显微裂纹，金相观察其沿晶界分布并沿轧制方向伸展。产生原因主要有材料中心疏松或加热温度过高，钢坯心部的低熔点合金相熔融。若套圈中存在显微孔隙，会极大降低晶粒间的结合力，影响套圈的力学性能；严重的显微孔隙淬火时容易产生裂纹，若暴露至轴承零件表面则易产生黑点，降低防锈性能甚至导致轴承产生疲劳剥落。外圈显微孔隙金相图如图3所示。

图3 外圈显微孔隙金相形貌

发纹是一种存在于钢材表皮下层的细小裂纹缺陷。产生原因为钢锭中的皮下气泡或非金属夹杂物经轧制变形后，存在于材料表层且沿轧制方向断续分布，数量不等。若套圈存在发纹缺陷，易产生剥落掉块。

1.1.2 外部缺陷

外部缺陷主要有材料裂纹、脱碳、凹坑等。

材料裂纹存在于棒材表层一定深度下，折叠裂纹的特征是与表面呈一定角度，裂纹中一般有氧化皮存在，裂纹两侧有脱碳现象。若材料裂纹在套圈中残留必定引起质量问题。在套圈车削成形过程中，若材料裂纹缺陷没有车除，便会在套圈上残留，Z终造成后续加工或装配或使用过程中开裂。内圈外径面钢管裂纹残留如图4所示。

图4 车削成形后内圈外径面钢管裂纹残留

材料表面脱碳，若是钢管，主要产生在外圈外径面及滚道面挡边处和内圈内、外径面，分别对应钢管的外径面和内径面；若是棒材，材料表面脱碳指钢材外表面。脱碳对套圈质量的影响与裂纹相似，一方面套圈淬火时易产生淬火应力裂纹；另一方面，脱碳区拉应力较大，受外力作用易开裂，因此，GB/T 1255—2014对轴承套圈表面脱碳层深度进行了严格的控制。外圈外径面残留钢管原始脱碳层如图5所示。

图5 外圈外径面残留钢管原始脱碳层

材料表面缺陷，如较深的锈蚀坑、压痕等，若车削成形时不能去除，亦会在套圈表面残留，影响其加工质量。

1.2 加工成形缺陷

套圈制造方式不同，其成形工艺不同。仅对工作中遇到的套圈成形缺陷问题进行分析。

1.2.1 锻造工艺