黄晓辉

（哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036）

SSR6-2HRS不锈钢轴承失效分析

黄晓辉

（哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150036）

通过对SSR6-2HRS不锈轴承钢的失效分析，讨论现市场上低端不锈钢轴承的制造工艺及应用局限。

不锈钢轴承；失效；残余奥氏体；粗大一次碳化物；低端轴承

1 前言

G102Cr18Mo（原牌号9Cr18Mo）及G95Cr18（原牌号9Cr18）是目前市场上普遍采用的制造不锈钢轴承的材料。由于材料的自身特点，存在一次碳化物粗大及淬火后残余奥氏体含量过多等问题。不锈钢轴承与普通钢相比，有更强的防锈、防腐蚀性，选择合适的润滑油、防尘盖等，可以在零下60至300摄氏度高温环境下工作。不锈钢轴承又因机械强度高、负载能力大，广泛使用于各机械行业，尤其是轴承行业。由于市场利润空间较大，一些并不十分具备生产条件的轴承厂家也纷纷加入生产行列。这些低档的不锈钢轴承，在低转速、低载荷、无噪音要求的应用场合还可勉强使用，但当用于高转速、高载荷的应用场合时就会发生早期失效。引起早期失效的主要原因是未经足够锻造细化的粗大一次碳化物残留于滚道表面及轴承零件的不严格的热处理制度而引发的尺寸失稳。下面就近期发生的一起轴承失效案例来说明低档不锈钢轴承的应用局限。

2 失效背景

某家电生产厂家开发一豆浆机，其中搅拌主轴使用两套SSR6-2HRS轴承。在新项目的测试过程中发现轴承卡死。把靠近刀片的轴承编号为1，靠近离合器的轴承编号为2。发现1#轴承损坏较为严重，保持架断裂，轴承散架，钢球和滚道表面出现严重的压伤擦伤等。2#轴承外观较为完好，但当轴承出现卡死，拆开密封圈后，发现轴承内部有大量黑色粘附物，疑为油脂干涸后残留物质。

图1 1#轴承外圈滚道硬质颗粒压痕

图2 1#轴承内圈滚道剥落及压伤

3 检查及分析

3.1 轴承零件检查

在体视显微镜下对1#、2#轴承内圈、外圈、滚道及钢球进行检察，发现以下情况。

（1）1#轴承外圈滚道有硬质颗粒压痕，如图1 所示，内圈滚道发生剥落，如图 2 所示，钢球表面发生剥落及压伤，如图 3 示，保持架破碎缺失。

（2）2#轴承内、外圈滚道有硬质颗粒压痕，钢球表面存在压伤，保持架基本完好。

图3 1#轴承钢球剥落及压伤

图4 1#钢球淬火组织500× 2%盐酸苦味酸腐蚀

3.2 各零件热处理质量检查（表1）

1#、2#轴承内套、外套和钢球热处理质量如表 1 所示。

表1 轴承零件热处理质量

3.3 轴径及内圈内径测量

经检测，轴承内径与轴径尺寸符合图纸要求，轴与内径过盈量正常。

3.4 分析

（1）1#、2#轴承各零件淬火组织及硬度符合JB1460-92标准要求。

（2）轴承内径尺寸符合图纸要求。

（3）内外圈沟道处硬度高于心部硬度是因为该轴承热处理过程中未经冷处理，残奥量较大，在运转过程中由于温升及压力，发生残余奥氏体向马氏体的转变。这种转变不仅会使沟道表面硬度增加，同时还会引起内圈沟道尺寸的增大。

（4）内外圈组织中，一次碳化物较粗大。这种粗大碳化物裸露于沟道表面易引起沟道粗糙度增加，使轴承运转时引起温升。

图5 1#内套淬火组织500× 2%盐酸苦味酸腐蚀

图6 1#外套淬火组织500× 2%盐酸苦味酸腐蚀

（5）该轴承所处环境为封闭环境，散热条件差，粗大碳化物裸露于沟道表面引起温升，温升又导致内圈沟道尺寸增大，使轴承游隙变小。游隙变小又进一步加剧温升，从而引发轴承的抱死及损坏。

3.5 建议及措施

（1）家电生产厂家应采用高质量不锈钢轴承。高质量的不锈钢轴承无论是在原材料的选取上，还是在各工序的加工过程中都会严格把关，而且由于热处理过程本身就受原材料、预先热处理质量、车工质量等各个环节的影响，高质量的不锈钢轴承从初始工序到最终工序严格把关，最终才能获得具有综合力学性能的轴承，通过选用高质量的产品可以有效避免因不锈钢轴承质量引发使用过程中的问题。

（2）不锈钢轴承生产厂家应加大锻压比，在锻造过程中尽可能将原材料中的一次碳化物打碎。一次碳化物系偏析引起的亚稳定结晶产物，颗粒尺寸较大，常沿轧制方向分布，形成偏析碳化物带，硬度高、脆性大，易引起淬火裂纹，使钢的耐磨性变差，以至工件在使用过程中造成表面脱落或中心破裂。一次碳化物因为在加热时，碳化物很难溶入奥氏体，无法在淬火过程中进行消除，因此其主要是靠合理的锻造工艺（相当大的总锻造比）和适当的退火工艺来得到，因此对钢必须加大锻压比击碎粗大碳化物，使其细化，并通过金属的合理热塑性变形使其分布均匀，以此为热处理工序提供良好的原始组织。

（3）不锈钢轴承生产厂家应提高热处理质量，在淬火后增加冷处理，从而提高轴承的尺寸稳定性。因为套圈经过淬火后，内部组织仍保留较多的奥氏体，这种残余奥氏体组织是一种不稳定性组织，在储存和使用轴承过程中，会不断地发生变化，从而改变轴承的精度。为此采用冷处理工艺，它能减少组织中的残余奥氏体，稍微提高轴承的硬度。因此，通过淬火后对轴承零件进行冷处理的技术可以有效的防止轴承在使用过程中的尺寸变化，增加轴承的尺寸稳定性。

（4）不锈钢轴承生产厂家对轴承的生产各个环节进行严格把关，增加对影响轴承性能要求的项目进行测试，比如热处理后残余奥氏体量的测试。同时，对产品质量进行追溯跟踪，建立轴承失效质量数据库，以便发现轴承在使用过程中影响轴承使用性能及寿命的因素。

4 结束语

由于目前很多小公司不具备不锈钢轴承材料锻造加工的技术能力，往往在不锈钢轴承内外圈成型方式上采用不锈钢管料或棒料车制轴承内外圈。由于锻造比的不足，粗大一次碳化物未被充分破断，会大量的存在于不锈钢轴承套圈内。虽然这些粗大一次碳化物按原材料标准GB3086中的不锈轴承钢粗大碳化物评级标准评定是合格的，但并不代表它们是符合轴承的使用性能要求的。这些粗大的碳化物祼露于沟道表面时会影响沟道粗糙度，引起轴承振动及噪音的增加，同时也会引起轴承的温升及使用过程中的早期滚道剥落。另外，由于不锈轴承钢的合金含量较高，淬火后会有大量的残余奥氏体。某些不具备冷处理加工条件的生产厂家，出于成本考虑，将此工序省略。残余奥氏体如不经冷处理消除，会在使用过程中由于温度及压力的变化而引起轴承零件尺寸发生变化，从而引起轴承失效。

[1] 王玉金，叶健熠，李 红，方 芳，谭曙光.9Cr18不锈钢轴承的 加工[J]. 轴承, 2005,(3).

[2] 王玉金，叶健熠.常用不锈钢轴承的设计要点与材料[J].轴承, 2004(12).

[3] 俞 峰, 魏果能, 许 达.不锈轴承材料的研究和发展[J].钢铁研究学报,17(1).

（编辑：王立新）

SSR6-2HRS stainless steel bearing failure analysis

Huang Xiaohui
( Technical Center, Harbin Bearing Group Corporation, Harbin 150036,China)

By analyzing the failure of SSR6-2HRS stainless steel bearing , the manufacturing process and the application limitation of low-end stainless steel bearings on the market were discussed.

stainless steel bearings; failure; residual austenite; coarse primary carbides; low-end bearing

TH133.33+1

B

1672-4852（2014）03-0020-02

2014-05-16.

黄晓辉（1980 -），女，工程师.